i

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ – ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ: «ΣΥΧΡΟΝΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ»

ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΑΡΙΑΝΟΥΤΣΟΥ ΜΑΡΓΑΡΙΤΑ

Καθηγήτρια Οικολογίας & Χερσαίων Οικοσυστημάτων

Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΦΟΙΤΗΤΡΙΩΝ

ΕΛΕΝΗ ΒΟΥΛΓΑΡΗ ΧΑΡΙΚΛΕΙΑ ΟΡΦΑΝΙΔΟΥ

ΑΘΗΝΑ 2012

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

ii

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΜΕΡΟΣ Α΄: ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ 1ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 . Το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης……………………………………….. 1.1 Ορισμός , εισαγωγή …………………………………………………………………………………. 1.2. Μια πρώτη προσέγγιση-σύντομη περιγραφή……………………………………….. 1.3. Ιστορία ατμοσφαιρικής ρύπανσης ………………………………………………….............. 1.3.1 Η ρύπανση της ατμόσφαιρας στο παρελθόν……………………………………………. 1.3.2 Ποια είναι η κατάσταση σήμερα………………………………………………….. 1.4. Εξέλιξη της ατμόσφαιρας της γης…………………………………………………………………………. 1.5. Βιογεωχημικοί Κύκλοι στα Οικοσυστήματα…………………………………………………

1.5.1 Βιογεωχημικοί κύκλοι………………………………………………………………………………… 1.5.2 Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Άνθρακα……………………………………………… 1.5.3 Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Οξυγόνου……………………………………………. 1.5.4 Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Νερού………………………………………………… 1.5.5 Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Θείου…………………………………………………. 1.5.6 Λίγα λόγια για τον Κύκλο του αζώτου……………………………………………….

2 2 3 4 4 7 7 10 10 11 12 13 15 16

2ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Φυσική και Μολυσμένη Ατμόσφαιρα 2.1. Η Ατμόσφαιρα ………………………………………………………………………………………….. 2.2 Μονάδες μέτρηση Μονάδες μέτρησης……………………………………………………….. 2.3 Είδη Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης …………………………………………………………………. 2.4 Πρωτογενείς και δευτερογενείς ρύποι........................................................... 2.4.1. Πρωτογενείς ρυπαντές……………………………………………………………………….

2.4.1.1.Το Διοξείδιο του Άνθρακα (C02). …………………………………………. 2.4.1.2. 0 Κύκλος του Άνθρακα………………………………………………………… 2.4.2 Το Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO)……………………………………………………….. 2.4.2.1. Φυσικές πηγές παραγωγής του CO. …………………………………….. 2.4.2.2 Απομάκρυνση του CO με φυσικούς μηχανισμούς.............. 2.4.2.3 Επιδράσεις ………………………………………………………………………..

2.4.3. Οι Υδρογονάνθρακες (HCs)..................................................................... 2.4.4. Τα Φωτοχημικά Οξειδωτικά (Φ.Ο.)........................................................... 2.4.5. Οι ενώσεις του θειου……………………………………………………………………….. 2.4.6. Τα Οξείδια του Αζώτου και η Αμμωνία....................................................

2.4.7. Σωματιδιακοί ρύποι- Αιωρούμενα σωματίδια………………………………… 2.4.8 Αλογόνα...……………………………………………………………………………………….

2.4.8.1 Χλώριο και παράγωγα..……………………………………………………… 2.4.8.1.1 Freon’s................................................................. 2.4.8.2 Φθόριο και παράγωγα............................................... 2.4.9 Άλλοι Ρυπογόνοι Παράγοντες............................................................. 2.4.9.1. Βενζόλιο………………………………………………………...................

2.4.9.2. . Ο Μόλυβδος (Pb)…………………………………………………………

18 20 21 22 23 23 25 26 27 29 30 31 33 36 36 38 42 42 42 43 44 44 44

iii

2.4.9.3. Το Κάδμιο (Cd)................................................................. 2.4.9.4. Ο Υδράργυρος (Hg)............................................................. 2.5. Τρόποι καταγραφής τιμών των ρύπων………………………………………………………

2.5.1. Μοντέλα ποιότητας της ατμόσφαιρας…………………………………………. 2.5.2 Υπολογιστικά Μοντέλα…………………………………………………………………

2.6 Πεδία Εφαρμογής των Μοντέλων Ποιότητας της Ατμόσφαιρας……………….. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1………………………………………………………………………………………….

45 46 46 47 47 49 50

3ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Όξινη Βροχή………………………………………………………………………………………………………. Ορισμός……………………………………………………………………………………………………………… 3.1. Ιστορική αναδρομή……………………………………………………………………………………………. 3.2. Το νερό στην ατμόσφαιρα………………………………………………………………………………….. 3.3. Δημιουργία όξινης βροχής…………………………………………………………………………………. 3.7. Παράγοντες που επηρεάζουν την οξύτητα της βροχής……………………………………….. 3.5. Πηγές ρύπων της όξινης βροχής…………………………………………………………………………. 3.6. Κύκλος θείου………………………………………………………………………………………………………. 3.6. Κύκλος αζώτου……………………………………………………………………………………………………. 3.6. Επιπτώσεις όξινης βροχής………………………………………………………………………………….. 3.6.1. Στο έδαφος……………………………………………………………………………………………….. 3.6.2. Στα υδάτινα οικοσυστήματα…………………………………………………………………….. 3.6.3. Στα υλικά………………………………………………………………………………………………..... 3.6.4. Στα πολιτιστικά μνημεία…………………………………………………………………………… 3.6.5. Στην υγεία του ανθρώπου………………………………………………………………………… 3.7. Η διασυνοριακή έκταση του προβλήματος…………………………………………………………. 3.8. Σχετική νομοθεσία……………………………………………………………………………………………… 3.9. Τρόποι αντιμετώπισης……………………………………………………………………………………….. 4ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4.1 Διαβάθμιση του Προβλήματος της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης……………………… 4.2 Τοπική κλίμακα…………………………………………………………………………………………….. 4.3 Αστική κλίμακα…………………………………………………………………………………………….. 4.4 Διηπειρωτική κλίμακα…………………………………………………………………………………… 4.5 Παγκόσμια κλίμακα……………………………………………………………………………………… 4.6 Μερικές έννοιες……………………………………………………………………………………………. 4.6.1 Πηγές, καταβόθρες, και χρόνος ημιζωής ρύπων......................................... 4.6.2 ΠΗΓΕΣ…………………………………………………………………………………………………… 4.6.2.1 ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ…………………………………………………………………………. 4.6.2.2 ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΙΣ ΠΗΓΕΣ……………………………………………………………. 4.6.2.3 ΣΤΑΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ………………………………………………………………………….. 4.6.2.4 Κινητές Πηγές……………………………………………………………………………. 4.7 ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ……………………………………………………… 4.7.1 Ατμοσφαιρικός κύκλος της ρύπανσης…………………………………………………. 4.7.2 Μεταφορά και Διασπορά........................................................................ 4.7.3 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΗ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ……………………………………………………………

54 54 55 55 58 59 60 60 62 64 65 66 66 67 67 67 69 70 73 73 73 75 75 77 77 78 79 79 80 82 82 82 84 85

iv

5o ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Μέτρα αντιμετώπισης …………………………………………………………………………………... 5.1. Εισαγωγική θεώρηση……………………………………………………………………………….…..... 5.2 Mέτρα αντιμετώπισης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης......................................... 5.2.1. Πρόληψη και καθαρισμός. …………………………………………………………………… 5.3. Έλεγχος εκπομπών ρύπων στην ατμόσφαιρα από στατικές πήγες ………………….. 5.3.1. Βιομηχανικές-αστικές πήγες …………………………………………………………………. 5.4. Τεχνολογίες καταστροφής αέριων ρύπων ………………………………………………………. 5.4.1. Καταλυτικός μετατροπέας ……………………………………………………………………. 5.4.1.1 Χημικές αντιδράσεις Καταστροφής ρύπων στον καταλυτικό μετατροπέα……………………………………………………………………………………………………………... . 5.4.2. Τεχνολογίες Απομάκρυνσης Σωματιδιακών Ρύπων ………………………………. 5.4.2.1 Μηχανικοί συλλέκτες……………………………………………………………………. 5.4.2.2 Φίλτρα από Ύφασμα (σακόφιλτρα)……………………………………………….. 5.4.2.3 Εκπλυτές (υγρά φίλτρα)……………………………………………………………..... 5.5. Σύγχρονες Αντιρρυπαντικές Τεχνολογίες: ……………………………………………………… 5.5.1. Το Φυσικό Αέριο, μια καθαρότερη πηγή ενέργειας. ……………………………. 5.5.2 Καταλυτική αναμόρφωση φυσικού αερίου για την παραγωγή Η2 ή αερίου σύνθεσης (CO + Η2)............................................................................................ 5.5.3. Διμερισμός ή σύζευξη του μεθανίου (Methane coupling) ………………….. 5.5.4. Κελιά (ή κυψελίδες) καυσίμου ……………………………………………………………… 5.6. Τι προτει νει η Αμερικανικη Νομοθεσι α για την αντιμετώ πιση της ατμοσφαιρικη ς ρύ πανσης.……………………………………………………………………………………….. 5.7 Τι προτείνει η Ευρώπη για την αντιμετώπιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.... 5.8 Στοιχεία από την άσκηση περιβαλλοντικής πολιτικής στην Ελλάδα…………………. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3.

103 103 105 105 106 106 107 108 108 111 111 111 111 112 112 113 113 114 115 115 117 117 119

4.7.4 ΝΕΦΗ…………………………………………………………………………………………………. 4.8 Ρύπανση του Αέρα στους Εσωτερικούς Χώρους – Είδη και πηγές................... 4.9 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου……………………………………………………………………. 4.10 Η τρύπα του όζοντος……………………………………………………………………………………… 4.10.1 Η καταστροφή του όζοντος………………………………………………………………... 4.10.2 Το τροποσφαιρικό όζον στην Ελλάδα………………………………………………….. Παράρτημα 2.

87 89 92 96 98 99 101

v

Β’ Μέρος – Πρακτικό Μέρος 1.Περιβαλλοντική Εκπαίδευση ΜΕΡΟΣ Β’ ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. Περιβαλλοντική εκπαίδευση 1.1.Ορισμός …………………………………………………………………………………………………………... 1.2.Ιστορική αναδρομή…………………………………………………………………………………………… 1.3. Η Π.Ε. στην Ελλάδα …………………………………………………………………………………………. 1.4.Βασικές αρχές Π.Ε. ……………………………………………………………………………………………. 1.5.Σκοπός Π.Ε. ………………………………………………………………………………………………………. 1.6.Στόχοι Π.Ε. ………………………………………………………………………………………………………… 2. Πρόγραμμα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης «Ατμοσφαιρική Ρύπανση» 2.1.Κριτήρια επιλογής θέματος………………………………………………………………………………. 2.2.Σκοπός……………………………………………………………………………………………………………… 2.3.Στόχοι ………………………………………………………………………………………………………………. 2.3.1.Γνωστικοί………………………………………………………………………………………………….. 2.3.2.Συναισθηματικοί………………………………………………………………………………………. 2.3.3.Ψυχοκινητικοί …………………………………………………………………………………………. 2.4.Μεθοδολογικές προσεγγίσεις…………………………………………………………………………… 2.5.Δομή δραστηριοτήτων………………………………………………………………………………………. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ……………………………………………………………………………………………….. ΜΕΡΟΣ Α’ : ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ……………………………………………………………….. 1η Δραστηριότητα: Η ατμοσφαιρική ρύπανση μειώνει την ορατότητα................... 2η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Μοντέλο θερμοκρασιακής αναστροφής................................. 3η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Στρατηγική αντιμετώπισης της ρύπανσης από οχήματα........ 4η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Χαρτογράφηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. …………………. 5η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : To αυτοκίνητο - Ο μεγάλος ρυπαντής του πλανήτη…………… 6η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Μοντέλο του κύκλου του νερού.............................................. 7η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Μια τηλεοπτική εκπομπή (παιχνίδι ρόλων) με θέμα :«Το νέφος στη ζωή μας».................................................................................................. «Προοπτικές επίλυσης»……………………………………………………………………………………….. 8η Δραστηριότητα : Η οικονομία του υδρογόνου.................................................... ΜΕΡΟΣ Β’ : ΟΞΙΝΗ ΒΡΟΧΗ………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1η……………………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 2η……………………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 3η……………………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 4η……………………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 5η……………………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 6η……………………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 7η……………………………………………………………………………………………… ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 8η……………………………………………………………………………………………… ΜΕΡΟΣ Γ’ : ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΓΡΕΙΑΣ…………………………………………………………… 1η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Ανάλυση οικονομικού και περιβαλλοντικού οφέλους από λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης.......................................................................... ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 2η : Οικονομική και περιβαλλοντική επιβάρυνση από συσκευές σε

121 121 121 122 124 127 129 130 130 130 131 131 131 132 132 132 133 137 137 137 141 148 155 159 165 169 172 172 175 175 180 184 190 195 199 206 211 213 213

vi

κατάσταση αναμονής,……………………………………………………………………………………….. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 3ηΤίτλος: Το κυνήγι των διαρροών της θερμότητας......................... ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ (ΤΕΛΙΚΗ)………………………………………………………………………………………….. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΥ ΜΕΡΟΥΣ……………………………………………………………………. ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ, ΑΝΑΦΟΡΕΣ…………………………………………………………………………… WEB……………………………………………………………………………………………………………………….. Βιβλιογραφία Πρακτικού μέρους……………………………………………………………………………. Web - Πρακτικού μέρους…………………………………………………………………………………………

216 219 222 225 227 228 229 230

0

1

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού διπλώματος ειδίκευσης: «ΣΥΓΧΡΟΝΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΝΕΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ». Η παρούσα μελέτη πραγματεύεται το φαινόμενο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Στο πρώτο μέρος καθορίζεται, περιγράφεται και οριοθετείται το φαινόμενο και γίνεται μια προσπάθεια προσέγγισης των παραγόντων που είναι υπεύθυνοι για την δημιουργία του και συντήρησή του και αναλύονται οι επιπτώσεις του. Περιγράφονται οι μέθοδοι που αναπτύχθηκαν και αναπτύσσονται για την κατά το όσο δυνατόν αποτελεσματικότερη αντιμετώπισή του, αλλά και οι καινοτόμες ανακαλύψεις της επιστημονικής κοινότητας που αποσκοπούν στην εφαρμογή νέων φιλικών προς το περιβάλλον τεχνολογιών με απώτερο στόχο την βιώσιμη ανάπτυξη, λαμβάνοντας υπόψη και την ανθρωπιστική και οικολογική διάσταση του θέματος η οποία αναπτύσσεται εκτενέστερα στο δεύτερο μέρος της εργασίας. Στο δεύτερο μέρος γίνεται μια προσπάθεια προσέγγισης της επιτακτικής ανάγκης καθιέρωσης της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης μέσα από ένα ενιαίο πολιτικό και πολιτισμικό θεσμικό πλαίσιο. Δεδομένης της πολλαπλότητας των περιβαλλοντικών προβλημάτων, όπως κακοδιαχείριση πόρων, ρύπανση κάθε είδους, εξαφάνιση ειδών χλωρίδας και πανίδας, αστυφιλίας κλπ. επιβάλλεται η ευαισθητοποίηση της κοινής γνώμης και πρέπει η προστασία του Περιβάλλοντος να γίνει συνείδηση όλων. Έχοντας εντοπίσει το πρόβλημα και τεκμηριώσει τις αιτίες που το προκαλούν θα προσπαθήσουμε μέσα από διάφορες δραστηριότητες να συμβάλλουμε στην επίλυση του προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ευαισθητοποίηση των νέων και κυρίως των εφήβων για την υιοθέτηση ενός τρόπου ζωής φιλικού προς το περιβάλλον γεγονός που συνεπάγεται πολύ περισσότερα πράγματα από την απλή παράθεση γραπτού υλικού και απαιτεί ενεργητικές μεθόδους διδασκαλίας. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να:

ευαισθητοποιήσει, μέσα από την εκτέλεση διαφόρων δραστηριοτήτων στα πλαίσια της περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης γύρω από το περιβάλλον και να αναπτύξει τις ικανότητες και τις απαραίτητες γνώσεις που απαιτούνται για την επίλυση προβλημάτων,

Να γνωστοποιήσει και να καταστήσει σαφή τα όρια του προβλήματος και να τεκμηριώσει επιστημονικά τις προεκτάσεις και συνέπειες του σε κάθε φάσμα της ανθρώπινης δραστηριότητας.

καλλιεργήσει θετικές στάσεις και συμπεριφορές καθώς και να δημιουργήσει υπεύθυνους πολίτες, και τέλος να

αναπτύξει δράσεις ικανές για την επίλυση των περιβαλλοντικών προβλημάτων.

2

ΜΕΡΟΣ Α΄: ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ

1. .ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ

1.1 ΟΡΙΣΜΟΣ , ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ανθρωπότητα αντιμετωπίζει σήμερα κρίσιμα προβλήματα που έχουν λάβει

παγκόσμιες και εκρηκτικές διαστάσεις. Η ενεργειακή κρίση συνδέεται άμεσα και σε πολλά επίπεδα με την αστικό-βιομηχανική ρύπανση και το φαινόμενο του θερμοκηπίου, καθώς και με την οικονομική κρίση, που τα τελευταία χρόνια σείει τα θεμέλια πολλών κοινωνιών.

Η ατμοσφαιρική ρύπανση έχει οριστεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Κατά μια έννοια είναι η προσθήκη κάθε υλικού (μοριακής ή σωματιδιακής φύσης) στην ατμόσφαιρα που μας περιβάλει, η οποία θα έχει σαν αποτέλεσμα τη δηλητηρίαση της ζωής (βραχυπρόθεσμα ή μακροπρόθεσμα) πάνω στον πλανήτη. Το υλικό μπορεί να είναι ένα τοξικό αέριο με κάποια μακροχρόνια αποτελέσματα σε ένα οργανισμό που δεν είναι κατ' ανάγκη άμεσα αντιληπτά. Μπορεί ακόμη να είναι ένα μη ορατό ραδιενεργό, το οποίο έχει καταστρεπτικά αποτελέσματα στην εξέλιξη της ζωής. Ρύποι επίσης θεωρούνται οτιδήποτε υλικά είναι δυνατόν να εισέλθουν στην ατμόσφαιρα, είτε εσκεμμένα είτε διαμέσου κάποιας φυσικής διαδικασίας, και να έχουν έστω και έμμεσα αποτελέσματα, όπως για παράδειγμα, μείωση του οξυγόνου της ατμόσφαιρας ή κάποια άλλη αλλαγή της σύστασης του αέρα. Ένας περισσότερο χρήσιμος ορισμός είναι ο παρακάτω: Ατμοσφαιρική ρύπανση ονομάζεται η παρουσία στην ατμόσφαιρα ρύπων, δηλαδή κάθε είδους ουσιών, θορύβου ή ακτινοβολίας σε ποσότητα, συγκέντρωση ή διάρκεια τέτοια ώστε να είναι δυνατόν να προκληθούν αρνητικές συνέπειες στην ανθρώπινη υγεία, στους ζωντανούς οργανισμούς και στα οικοσυστήματα.

Αξίζει εδώ να αναφέρουμε και τον «επίσημο» ορισμό της ρύπανσης, όπως καταγράφεται στην οδηγία της Ευρωπαϊκής Ένωσης 96/61 για την διαχείριση της ποιότητας του αέρα: «ρύπος», είναι κάθε ουσία η οποία διοχετεύεται αμέσως ή εμμέσως από τον άνθρωπο στον αέρα του περιβάλλοντος και ενδέχεται να έχει επιβλαβείς επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία ή/και στο περιβάλλον στο σύνολό του.

«Περιβάλλων αέρας», είναι ο εξωτερικός αέρας της τροπόσφαιρας εξαιρουμένου του αέρα στους χώρους εργασίας. (Μελλάς Δ.,2007)

Οι ρυπαντές μπορούν να εισβάλουν στο περιβάλλον από φυσικές οδούς, λ.χ. από μία ηφαιστειακή έκρηξη ή μέσω των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, όπως η καύση του άνθρακα. Το μεγαλύτερο μέρος της ρύπανσης από τις ανθρώπινες δραστηριότητες σημειώνεται μέσα ή κοντά σε αστικές και βιομηχανικές περιοχές, όπου συγκεντρώνονται οι ρυπαντές. Η εκβιομηχάνιση των αγροκαλλιεργειών επίσης αποτελεί κύρια πηγή ρύπανσης. Κάποιοι ρυπαντές μολύνουν τις περιοχές στις οποίες και παράγονται. Άλλοι μεταφέρονται, μέσω του ανέμου ή των υδάτων, σε άλλες περιοχές. Η ρύπανση δε σέβεται κρατικά ή εθνικά σύνορα. Είναι ένα παράδειγμα των επιβλαβών συσχετισμών στη φύση. Κάποιοι ρυπαντές προέρχονται από μεμονωμένες προσδιορισμένες πηγές όπως την καπνοδόχο μιας εγκατάστασης παραγωγής ενέργειας, την αντλία αποστράγγισης μιας βιομηχανικής εγκατάστασης, την καμινάδα ενός σπιτιού, την εξάτμιση ενός αυτοκινήτου και ονομάζονται σημειακές. Άλλοι ρυπαντές προέρχονται από διασκορπισμένες πηγές, δύσκολες στον εντοπισμό τους και ονομάζονται μη σημειακές πηγές ρύπανσης. Παράδειγμα είναι τα εντομοκτόνα που φτάνουν στην ατμόσφαιρα με τον ψεκασμό ή από τη ροή του ανέμου. Είναι ασφαλώς πολύ πιο εύκολο να εντοπίσουμε και να ελέγξουμε τη ρύπανση σε σημειακές πηγές παρά σε μη σημειακές. (Miller Tyler G., 1996)

Το πρόβλημα του φαινομένου του θερμοκηπίου είναι επίσης μια μορφή ρύπανσης της ατμόσφαιρας και συμβάλλει στην αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη και στη κλιματική αλλαγή. Ουσίες που καταφέρνουν να φθάσουν στο στρατοσφαιρικό στρώμα του όζοντος που προστατεύει τον πλανήτη μας από την επικίνδυνη για την ζωή υπεριώδη (UV) ακτινοβολία και να το καταστρέψουν αφορούν επίσης το θέμα της ατμοσφαιρικής

3

ρύπανσης και το φαινόμενο είναι γνωστό ως “τρύπα του όζοντος” (ozone hole) που παρατηρείται ιδιαίτερα στην Ανταρκτική. (Γεντεκάκης Ι. ,1999)

Το πρόβλημα λοιπόν είναι ευρύ με πολλές προεκτάσεις και συνεχώς μεταβαλλόμενο και διευρυνόμενο, εφόσον η γνώση μας για την έμμεση ή άμεση βλαβερή επίδραση διαφόρων ουσιών στους ζώντες οργανισμούς εμπλουτίζεται συνεχώς. O ορισμός της έννοιας περιβάλλον έχει περάσει από διάφορα στάδια, ενώ ποικίλει αναλόγως της οπτικής γωνίας από την οποία κανείς το βλέπει. Tο πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης αποτελεί ένα από τα ποικίλα περιβαλλοντικά ζητήματα που οφείλεται στις σύγχρονες υπέρ-καταναλωτικές κοινωνίες που έχουμε δημιουργήσει, μετατοπίζοντας τις ανάγκες μας στην συσσώρευση αγαθών που υποτίθεται ότι οδηγεί σε καλύτερη ποιότητα ζωής. Στην πραγματικότητα όμως το μόνο που καταφέραμε είναι να παράγουμε συνεχώς αυξάνοντας αφενός την κατανάλωση των φυσικών πόρων και αφετέρου τα απόβλητα που οδηγούνται στο περιβάλλον. Το αποτέλεσμα είναι να στενεύει έντονα η δυνατότητα του πλανήτη να τροφοδοτεί με υλικά την οικονομία και να απορροφά απόβλητα. Δεν είναι τυχαίο λοιπόν που τα περισσότερα από τα στοιχεία που αναφέρονται σχετικά βασίζονται στις ΗΠΑ. Οι ΗΠΑ μπορούν να θεωρηθούν ένας καλός "προσομοιωτής" της εικόνας του παγκόσμιου προβλήματος, δεδομένου και του πλεονεκτήματος της συγκρότησης σοβαρής έρευνας, συλλογής και ταξινόμησης πληροφοριών επί του θέματος. (Φλογαΐτη, Ε., 2006)

Αν κανείς θέλει να κάνει εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τις επεμβάσεις του ανθρώπου στο περιβάλλον, η ερώτηση που προκύπτει είναι «σε ποιο περιβάλλον;». Από το 1970 μέχρι το 1976 ο ορισμός του «περιβάλλοντος» σχετικά με την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων έχει εξελιχθεί σημαντικά. Αρχικά, στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής η έννοια του περιβάλλοντος περιορίζεται στους παράγοντες: αέρας, νερό, έδαφος, βλάστηση, γεωλογία κ.α. Αργότερα υπήρξε διεύρυνση του ορισμού ώστε να συμπεριλάβει παράγοντες όπως το θόρυβο, την ενέργεια, τις χρήσεις γης, τους ανοικτούς χώρους, τους ιστορικούς κι αρχαιολογικούς χώρους, την άγρια ζωή κλπ. Για τον καλύτερο ορισμό της έννοιας έγινε προσθήκη αργότερα κι άλλων περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως η αισθητική, η συγκοινωνία και οι μεταφορές, η πολιτιστική κληρονομιά, ο τρόπος ζωής, η ψυχαγωγία κ.λπ.. Το 1976/77, ο ορισμός του περιβάλλοντος σε σχέση με την εκτίμηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων πήρε την πιο ευρεία μέχρι σήμερα μορφή του, με την προσθήκη κι άλλων παραγόντων, όπως η οικονομική ανάπτυξη, η παιδεία, η δημόσια ασφάλεια και ευημερία (Χατζημικές 1995, όπ. αναφ. στο Αμανατίδης, 2004).

1.2 ΜΙΑ ΠΡΩΤΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ-ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Ως κύριες πηγές ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορούμε να θεωρήσουμε: (α) τα μέσα

μεταφοράς, (β) την οικιακή θέρμανση, (γ) τις διεργασίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας,(δ) τις ανεπιθύμητες καύσεις και (ε) τις βιομηχανικές καύσεις καυσίμων και γενικότερα τις υπόλοιπες βιομηχανικές εκπομπές.

Σε αυτές τις κύριες κατηγορίες εκπομπών έρχεται να προστεθεί και ένας μεγάλος αριθμός από άλλες μικρότερες, που ενώ δεν είναι ιδιαίτερα σημαντικές, εντούτοις συνεισφέρουν στο συνολικό πρόβλημα και θα άξιζε ίσως να σημειώσουμε σαν παραδείγματα, καθόσον διαφεύγουν της προσοχής μας. Αυτές είναι:

Τα σωματίδια ύλης που εκτινάσσονται από τα λάστιχα των οχημάτων κατά την κίνηση αλλά κυρίως κατά την πέδηση.

Τα οργανικά συστατικά στα αρώματα και σε άλλα καλλυντικά προϊόντα που αναδύουν μεν ευχάριστες οσμές αλλά ταυτόχρονα συνεισφέρουν, κατά ένα μικρό ποσοστό στην ατμοσφαιρική ρύπανση.

4

Οι διαδικασίες κατασκευής δρόμων, οικοδομών και συγκροτημάτων συνεισφέρουν στην αύξηση των αιωρούμενων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα.

Το κάπνισμα: τουλάχιστον το 50% των ανθρώπων καπνίζουν. Ο καπνός των τσιγάρων είναι σίγουρα μια πηγή μόλυνσης του αέρα ιδιαίτερα σε κλειστούς χώρους.

Υδρόθειο και υδρογονάνθρακες από φυσικές πηγές, καθώς και η χρήση των συνηθισμένων αεροζόλ για ψεκασμό εκτάσεων ή απλά για φρεσκάρισμα του αέρα στο σαλόνι μας, συμβάλει στο συνολικό πρόβλημα.

Η αποσύνθεση της βλάστησης στα δάση στα έλη, ακόμα και στην αυλή του σπιτιού συμβάλει στην ατμοσφαιρική ρύπανση. Τόσο απλά πράγματα όπως η ναφθαλίνη που χρησιμοποιούμαι για την συντήρηση των ρούχων ή το βάδισμά μας στον δρόμο συνοδεύονται από εκπομπές ουσιών στην ατμόσφαιρα.

Όταν γεμίζουμε το αυτοκίνητό μας με βενζίνη εξατμίζονται πτητικοί υδρογονάνθρακες. Και αυτές είναι μορφές ατμοσφαιρικής ρύπανσης. (Ζάνης Π., 2008)

Η λίστα που ξεκινήσαμε μπορεί να συνεχιστεί επ' άπειρον. Κατά κάποιο τρόπο, συνειδητά ή ασυνείδητα, καθένας από εμάς συμβάλει στο πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης κάθε μέρα της ζωής του (Γεντεκάκης Ι.,1999). Μια πρόχειρη κατηγοριοποίηση των ρύπων που εκπέμπονται καθημερινά στο περιβάλλον, με σκοπό την ευχερέστερη αξιολόγηση του συνολικού προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, είναι η ακόλουθη:

Μονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα (CO, C02).

Οξείδια του θείου (S02, S03) και ενώσεις που περιέχουν θείο (OCS, CH3SCH3, κτλ.).

Οξείδια του αζώτου (Ν20 και ΝΟΧ: NO, Ν02) και ΝΗ3.

Οργανικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα (CH4 ,άκαυστοι υδρογονάνθρακες (HCs) και γενικότερα πτητικές οργανικές ενώσεις, VOCs).

Σωματιδιακή ύλη (καπνός, αιθαλομίχλη, τα αιωρούμενα σωματίδια, PM10).

Το πρώτο βήμα για την κατανόηση των φαινομένων που σχετίζονται με την ατμοσφαιρική ρύπανση είναι να γίνει αντιληπτό τι είναι η γήινη ατμόσφαιρα και ποια είναι τα χαρακτηριστικά της και θα γίνει εκτενής αναφορά στο δεύτερο κεφάλαιο.

1.3 ΙΣΤΟΡΙΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ

Επιχειρώντας μια ιστορική αναδρομή στο πρόβλημα της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης θέτουμε

ως ορόσημο τη Βιομηχανική επανάσταση, εφόσον η Βιομηχανία κατέχει πρωτεύοντα ρόλο στην συνεισφορά του προβλήματος, σε αυτή την ιστορική αναδρομή. Το παρελθόν πρέπει πάντα να μας διδάσκει και να μας αφυπνίζει και σίγουρα θα εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα.

Η ρύπανση της ατμόσφαιρας στο παρελθόν. 1.3.1

Δεν είναι ο σύγχρονος πολιτισμός που ανακάλυψε τη ρύπανση της ατμόσφαιρας. Πρόσφατες αναλύσεις από πυρήνες γεωτρήσεων στους παγετώνες της Γροιλανδίας αποκάλυψαν ότι δείγματα πάγου της Ελληνιστικής και Ρωμαϊκής Περιόδου, από το 500 π.Χ. έως το 300 μ.Χ. περιείχαν μόλυβδο σε περιεκτικότητα 4 φορές μεγαλύτερη αφότου οι πολιτισμοί αυτοί άρχισαν να λιώνουν τα μέταλλα και να απελευθερώνουν μόλυβδο στην ατμόσφαιρα. Η ρύπανση με μόλυβδο παρατηρήθηκε επίσης σε δείγματα πάγου από τη Μεσαιωνική και Αναγεννησιακή Περίοδο.

Ένας από τους αρκετούς λόγους που οι φυλές της προϊστορίας ήταν νομαδικές, ήταν το γεγονός ότι κινούνταν περιοδικά μακριά από την δυσάρεστη οσμή που παρήγαγαν

5

ζώα, φυτά και ανθρώπινα απορρίμματα. Όταν οι άνθρωποι των φυλών έμαθαν την φωτιά, την χρησιμοποιούσαν για χιλιετίες με λανθασμένο τρόπο.

Έτσι κατέπνιγαν τον αέρα στους χώρους διαβίωσής τους με παράγωγα ατελούς καύσης. Παρόμοια παραδείγματα υφίστανται και σήμερα σε μερικά από τα πιο πρωτόγονα μέρη του κόσμου. Η ιδέα της καμινάδας βοήθησε στην απομάκρυνση των προϊόντων καύσης και των οσμών τουλάχιστον από τους χώρους διαβίωσης.

Αναφορές για ανυπόφορες καταστάσεις σχετιζόμενες με την ατμοσφαιρική ρύπανση βρίσκουμε από πολύ παλιά: Ο Ρωμαίος φιλόσοφος Σενέκας περιγράφει με αποστροφή την κατάσταση της ατμόσφαιρας της Ρώμης που επιβάρυναν οι καπνοδόχοι και άλλες δυσάρεστες εκπομπές.

Μερικούς αιώνες αργότερα στα χρόνια του Μεσαίωνα και συγκεκριμένα το 1157 μΧ. η σύζυγος του Βασιλιά της Αγγλίας Ερρίκου ΙΙ αναγκάζεται να μετακινηθεί λόγω αέριας ρύπανσης από την καύση κάρβουνου στο Κάστρο του Νότινχαμ. (Ζάνης Π., 2008)

Από το 1273 ο Εδουάρδος ο Α’ της Αγγλίας απαγόρευσε τη καύση άνθρακα στο Λονδίνο για να μειώσει τη ρύπανση της ατμόσφαιρας. Αυτή η απαγόρευση δεν ήταν φυσικά μόνιμη. Πάνω από 500 χρόνια αργότερα ο διάσημος Άγγλος ποιητής Shelley παρατήρησε: «η κόλαση πρέπει να μοιάζει με το Λονδίνο, μια πόλη γεμάτη καπνό και κόσμο». Γύρω στο 1840 οι βιομηχανικές εκπομπές ρύπων στην πόλη Freiberg της Γερμανίας έγιναν τόσες πολλές ώστε ένας παρατηρητής ανέφερε πως δεν μπορούσε να ανακαλύψει ούτε μία λωρίδα πράσινης βλάστησης στη περιοχή. Το 1911 πάνω από 1.100 Λονδρέζοι πέθαναν από τις επιπτώσεις του καπνού του άνθρακα. Οι συντάκτες μιας αναφοράς σε αυτήν την καταστροφή ταύτισαν τη λέξη "νέφος" μ' ένα θανατηφόρο μείγμα καπνού και ομίχλης που μαύρισε ολόκληρη την πόλη.Ένα ακόμη χειρότερο, κίτρινο νέφος σκότωσε 4.000 κατοίκους του Λονδίνου το 1952 και οι καταστροφές του 1956, 1957, και 1962 σκότωσαν άλλους 2.500 ανθρώπους. Σαν αποτέλεσμα, το Λονδίνο και πάλι υιοθέτησε τη συμβουλή του Εδουάρδου του Α’ και θέσπισε αυστηρά μέτρα ελέγχου για την ατμοσφαιρική ρύπανση.(Miller T., 1996)

Παρακινηθείς από την αφόρητη μόλυνση στο Λονδίνο το 1661 ο John Evelyn υπέβαλε ένα φυλλάδιο προς το βασιλιά Κάρολο Β και το κοινοβούλιο, στο οποίο πρότεινε τρόπους λύσης του προβλήματος. Τα προτεινόμενα μέτρα που αναφέρονται σ’ αυτό είναι εφαρμόσιμα ακόμα και σήμερα!

Οι πρώτες βιομηχανίες που συνδέθηκαν με το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στους αιώνες που προηγήθηκαν της βιομηχανικής επανάστασης ήταν η μεταλλουργία, τα κεραμικά και η συντήρηση ζωικών προϊόντων. Την εποχή του χαλκού και του σιδήρου, τα χωριά ήταν εκτεθειμένα σε σκόνη και καπνό από πολλές πηγές. Η εξόρυξη χαλκού και χρυσού και το ψήσιμο πυλού για παρασκευή οικιακών σκευών και τούβλων χρονολογείται πριν το 4000 π.Χ. Αργότερα, περίπου το 1000 π.Χ., μπήκε στη ζωή του ανθρώπου ο σίδηρος και το επεξεργασμένο δέρμα.

Η Βιομηχανική Επανάσταση ήλθε ως επακόλουθο της χρήσης του ατμού στην παραγωγή ενέργειας και την κίνηση μηχανών. Αυτό ξεκίνησε στα πρώτα χρόνια του 18ου αιώνα, όταν ο Savery, ο Papin και ο Newcomen σχεδίασαν αντλίες οι οποίες το 1784 τελειοποιήθηκαν στην παλινδρομική ατμομηχανή του Watt. Η παλινδρομική ατμομηχανή κυριάρχησε μέχρι που αντικαταστάθηκε από τις τουρμπίνες ατμού του 20ου αιώνα.

Οι ατμομηχανές και οι τουρμπίνες απαιτούν βραστήρες ή καυστήρες, οι οποίοι τροφοδοτούνται με ορυκτά (κυρίως) καύσιμα.

Καθώς οι πόλεις και τα εργοστάσια αναπτύχθηκαν σε μέγεθος, αυξήθηκε και η σοβαρότητα του προβλήματος της ρύπανσης. Μια από τις βασικές τεχνολογικές αλλαγές που άμεσα επηρέασαν το ρυθμό και το βαθμό ρύπανσης ήταν η αντικατάσταση της ατμομηχανής από τον ηλεκτρικό κινητήρα. Αυτή η αλλαγή “μετέφερε” τις εκπομπές καπνού και ιπτάμενης τέφρας από τον καυστήρα του κάθε ενός εργοστασίου και των δρόμων της πόλης στον χώρο του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (συνήθως απομονωμένο από κατοικημένες περιοχές).

6

Στις αρχές αυτής της περιόδου το κάρβουνο τροφοδοτείται από εργατικά χέρια στον καυστήρα. Στα μέσα της περιόδου τροφοδοτείται μηχανικά. Στα τέλη της περιόδου, θρυμματισμένο πλέον κάρβουνο, πετρέλαιο, ακόμα και αέρια καύσιμα αρχίζουν να παίρνουν την θέση τους στην παραγωγική διαδικασία. Κάθε μορφή καύσης προκαλούσε την δική της χαρακτηριστική εκπομπή στην ατμόσφαιρα. (Γεντεκάκης Ι. ,1999)

Η αντικατάσταση, σε πολλές συσκευές και διεργασίες, του κάρβουνου από το πετρέλαιο μείωσε τις εκπομπές ιπτάμενης τέφρας όμως. Υπήρξε ραγδαία τεχνολογική αλλαγή στην βιομηχανία, όμως, η πιο σημαντική αλλαγή ήταν η ραγδαία αύξηση στον αριθμό των αυτοκινήτων. Σχεδόν από μηδέν, στην αρχή του αιώνα, φθάσαμε σε εκατομμύρια μέχρι το 1925.

Έτος Αριθμός αυτοκινήτων

1900 4,192

1910 187,000

1920 2,227,347

1930 3,362,820

1940 4,472,286

1950 8,003,056

1960 7,869,221

1970 8,239,257

1980 8,067,309

1990 9,295,732

Πίνακας 1.1: Αριθμός αυτοκινήτων (πωλήσεις) στις ΗΠΑ σε διάφορες χρονικές περιόδους. Οι βασικές τεχνολογικές αλλαγές της περιόδου 1900-1925 στην ανάπτυξη της

Μηχανικής για τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης ήταν: (i) η βελτιστοποίηση συσκευών επεξεργασίας των καυσαερίων στην έξοδο των πηγών που επέτρεψε την δημιουργία μεγάλης κλίμακας συστημάτων επεξεργασίας καπναερίων, (ii) η ανακάλυψη του ηλεκτροστατικού φίλτρου (ESP) από τον F.G. Cottrell του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, η οποία έκανε εφικτό τον αποτελεσματικό έλεγχο της σωματιδιακής ύλης σε πολλές διεργασίες και (iii) η ανάπτυξη της Χημικής Μηχανικής στον τομέα της ανάλυσης του σχεδιασμού και του ελέγχου των διεργασιών. (Γεντεκάκης Ι. ,1999)

Η πρώτη καταστροφή από την ατμοσφαιρική ρύπανση στις Ηνωμένες Πολιτείες σημειώθηκε το 1948, όταν ένα τμήμα νέφους με διοξείδιο του θείου και αιωρούμενα σωματίδια ύλης σταθεροποιήθηκε επί πέντε μέρες πάνω από την πόλη Ντονόρα της Πενσιλβάνια. Περίπου 6.000 κάτοικοι από το σύνολο των 14000 της πόλης αρρώστησαν, ενώ σημειώθηκαν και 20 θάνατοι. Το φονικό νέφος προήλθε από την ορεινή περιοχή που περιβάλλει την κοιλάδα και από τις σταθερές καιρικές συνθήκες που παγίδευσαν και συγκέντρωσαν τους θανατηφόρους ρυπαντές των βιομηχανικών εγκαταστάσεων παραγωγής ατσαλιού, ψευδάργυρου και θειικού οξέος της περιοχής. Το μεγαλύτερο, όμως, επεισόδιο συνέβη στο Λονδίνο το 1952 όταν μια εβδομάδα υψηλών επιπέδων ρύπανσης είχε σαν αποτέλεσμα να συμβούν 4,000 «πλεονάζοντες» θάνατοι (σύγκριση των ρυθμών θανάτου πριν και μετά το επεισόδιο) οι οποίοι αποδόθηκαν στην ρύπανση.

Το 1963 οι υψηλές περιεκτικότητες ρυπαντών συσσωρεύτηκαν στον αέρα της Νέας Υόρκης προκαλώντας το θάνατο σε 300 ανθρώπους και τραυματίζοντας χιλιάδες. Αλλά επεισόδια στη Νέα Υόρκη, στο Λος Άντζελες και σε μεγάλες πολιτείες της δεκαετίας του 1960 οδήγησαν στην εφαρμογή αυστηρότερων προγραμμάτων για τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από τη δεκαετία του 1970.Όταν ο άνθρακας αντικαταστάθηκε από το πετρέλαιο και λόγω των αυξημένων αναγκών, το πρόβλημα της ρύπανσης έγινε

7

οξύτερο καθώς και ένας άλλος τύπος ρύπανσης, η φωτοχημική, έκανε την εμφάνισή του, αρχικά στο Λος Άντζελες των ΗΠΑ στις αρχές της δεκαετίας του 1940.Μετέπειτα παρατηρήθηκε σε πολλές μεγαλουπόλεις του κόσμου, μη εξαιρετέας και της Αθήνας. (Miller T., 1996 )

Ποια είναι η κατάσταση σήμερα 1.3.2 Στην Αθήνα, όπου κατοικεί το ένα τρίτο του πληθυσμού της Ελλάδας, η ατμοσφαιρική ποιότητα του αέρα έχει βελτιωθεί σημαντικά από τα μέσα της δεκαετίας του 1980, ως αποτέλεσμα σειράς κανονιστικών μέτρων. Οι βελτιώσεις στην ποιότητα των καυσίμων για τη βιομηχανία και τα νοικοκυριά, καθώς και οι περιορισμοί των βιομηχανικών δραστηριοτήτων και της οδικής κυκλοφορίας αποδείχθηκαν αποτελεσματικοί. Μεγάλες μειώσεις έχουν καταγραφεί στις συγκεντρώσεις του διοξειδίου του θείου (SO2), του

καπνού, του μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και του μολύβδου (Pb). Οι ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις του διοξειδίου του αζώτου (NO2) έχουν σταθεροποιηθεί κοντά στα

ατμοσφαιρικά όρια με σπάνιες υπερβάσεις τους, αλλά εκφράζονται ανησυχίες για τις μετρήσεις των αιωρούμενων σωματιδίων και του όζοντος (O3).

Στη Θεσσαλονίκη οι μέσες συγκεντρώσεις όλων των παραπάνω ρύπων είναι χαμηλότερες από τις αντίστοιχες στην Αθήνα και αρκετά χαμηλότερες από τα όρια που θέτει ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας. Τα δεδομένα για τις εκπομπές αερίων ρύπων σε άλλες περιοχές είναι ελάχιστα ή μη συγκρίσιμα, λόγω των διαφορετικών μεθόδων καταγραφής. Προβλήματα πάντως εντοπίζονται σε περιοχές στις οποίες λειτουργούν εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, όπως στη Μεγαλόπολη, όπου πρόσφατα τοποθετήθηκε εξοπλισμός αποθείωσης των αέριων εκπομπών. Η κατάσταση στον ελλαδικό χώρο τα τελευταία 20 χρόνια έχει βελτιωθεί σημαντικά, αλλά απαιτείται περαιτέρω προσπάθεια για την εφαρμογή της υπάρχουσας νομοθεσίας ή ακόμα και την αλλαγή της με στόχο ένα καθαρότερο περιβάλλον για εμάς και τις επόμενες γενιές.

1.4 Εξέλιξη της ατμόσφαιρας της γης

Πώς εξελίσσεται η Γη και το κλίμα της; Πώς είναι δυνατό να μελετηθούν γεγονότα

που έχουν συμβεί πολύ παλιά στο παρελθόν; Πώς είναι δυνατό να γίνει αντιληπτή πραγματικά η αλλαγή του κλίματος σε σχέση με τα προηγούμενα χρόνια;

Η χημεία, η φυσική και η βιολογία μπορεί να μας αποκαλύψουν πολλά για την ιστορία του κλίματος της Γης και το παγκόσμιο «θερμοκήπιό» μας. Είναι απολύτως βέβαιο ότι τόσο η Γη όσο και η ατμόσφαιρά της άλλαξαν σημαντικά κατά τη διάρκεια των τελευταίων 4,5 δισεκατομμυρίων ετών. Η σύνθεση των αποτελεσμάτων από διαφορετικά επιστημονικά πεδία και τεχνικές έδειξε ότι η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) του Ήλιου ήταν η πιο σημαντική κατευθυντήρια δύναμη για την ατμοσφαιρική εξέλιξη. Τα φωτόνια της ηλιακής UV ακτινοβολίας οδήγησαν στην παραγωγή του όζοντος στην ατμόσφαιρα,

εμπλουτισμένο με τα ισότοπα 17O και 18O, έτσι με αυτόν τον τρόπο οι ισοτοπικές υπογραφές μας αποκάλυψαν την ιστορία της ατμόσφαιρας . Το στρώμα του όζοντος άρχισε να σχηματίζεται όταν η ατμόσφαιρα έγινε πλούσια σε οξυγόνο, και από τότε έχει προστατεύσει τον πλανήτη μας από τις επιβλαβείς ηλιακές ακτίνες, ενώ έκανε δυνατή την εμφάνιση της ζωής πάνω στη γήινη επιφάνεια.

Η σύσταση των ηφαιστειακών αερίων μάς δίνει πληροφορίες για την αντίστοιχη σύσταση της αρχέγονης ατμόσφαιρας, στην οποία η συγκέντρωση του διοξειδίου του

8

άνθρακα ήταν 1000 φορές μεγαλύτερη από τη σημερινή. Ομοίως, η συγκέντρωσή του στους ωκεανούς ήταν επίσης υψηλότερη από τη σημερινή. Το μεγαλύτερο μέρος αυτού του διοξειδίου του άνθρακα μετατράπηκε σε πέτρωμα με τη μορφή ανθρακικού ασβεστίου (CaCΟ3) και σχημάτισε τα θαλάσσια ανθρακικά ιζήματα. Το διοξείδιο του άνθρακα, λόγω της μεγάλης του συγκέντρωσης, παγιδεύει μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας και συμβάλλει σημαντικά στην επίτευξη μιας μέσης θερμοκρασίας, η οποία επιτρέπει τη ζωή στη Γη. Ε.Ε.Φ

Η πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης πρέπει να πρωτοεμφανίστηκε, κατά πάσα πιθανότητα, λίγο αργότερα από τη δημιουργία της Γης, όταν άρχισε να δημιουργείται σαν λεπτή μορφή κρούστας ο στερεός φλοιός της, δηλαδή πριν από 4 έως 6 δισεκατομμύρια χρόνια. Η δε σύσταση της ήταν πολύ διαφορετική από τη σημερινή καθώς ήταν παρόμοια με αυτήν του Ήλιου με βασικά στοιχεία τα ελαφρύτερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα το υδρογόνο (Η) και το ήλιο (Ηe). Κατά την περίοδο αυτή άρχισαν να εκλύονται από το διάπυρο μίγμα από το οποίο αποτελούνταν μέχρι τότε η Γη, αέρια που και σήμερα εκλύονται από τα ηφαίστεια, όπως διοξείδιο του άνθρακα (CO

2), άζωτο (Ν

2), και υδρατμοί

(Η2Ο) που υπήρχαν διαλυμένοι σε αυτό.

Καθώς η Γη συνέχιζε να ψύχεται, σχηματίστηκαν σύννεφα και υπήρξαν ραγδαίες βροχοπτώσεις για χιλιάδες χρόνια, με αποτέλεσμα τη δημιουργία υδάτινων μαζών. Το γεγονός αυτό ελάττωσε τη συγκέντρωση των υδρατμών στην ατμόσφαιρα, ενώ μεγάλο ποσοστό του διοξειδίου του άνθρακα μεταφέρθηκε στην επιφάνεια της Γης, παραμένοντας σε διάλυση στις υδάτινες μάζες, όπου σε μεγάλο ποσοστό δεσμεύθηκε σε ανθρακικά ιζήματα. Έτσι, το χημικά αδρανές άζωτο έγινε το κυρίαρχο αέριο στην ατμόσφαιρα.

Όσον αφορά το οξυγόνο, αρχικά δημιουργήθηκε από τη φωτοδιάσπαση μορίων νερού από την υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία, η οποία στα αρχικά στάδια της δημιουργίας του ηλιακού συστήματος ήταν πολλές φορές μεγαλύτερη από τη σημερινή διαμέσου της αντίδρασης.

2H

2O + hv → 2 H

2 + O2

(1.1)

Το συγχρόνως παραγόμενο υδρογόνο, λόγω του μικρού μοριακού του βάρους,

ανήλθε στις ανώτερες περιοχές της ατμόσφαιρας και σε μεγάλο ποσοστό διέφυγε στο Διάστημα. Το οξυγόνο παρέμενε στην ατμόσφαιρα, αυξάνοντας συνεχώς τη συγκέντρωση του, ώστε αυτή πριν από 2 έως 3 δισεκατομμύρια χρόνια να είναι ικανή να επιτρέψει την ανάπτυξη των πρώτων φυτικών μορφών. Εν συνεχεία αυτές διαμέσου της φωτοσύνθεσης με την επίδραση της ορατής ακτινοβολίας,

12 Η

2Ο + 6 CΟ

2 + hv → C6Η

12Ο

6 + 6Η2Ο + 6Ο

2 (1.2)

αύξησαν τη συγκέντρωση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα σε επίπεδα ικανά να

συντηρήσουν ανώτερες φυτικές μορφές, οι οποίες διαμέσου της φωτοσύνθεσης συνέτειναν στην περαιτέρω αύξηση του οξυγόνου. Πριν από 1 δισεκατομμύριο χρόνια υπήρχε τόσο Ο2 όσο υπάρχει σήμερα στην ατμόσφαιρα. Η φωτοσύνθεση όχι μόνο μειώνει δραστικά την ατμοσφαιρική συγκέντρωση σε διοξείδιο του άνθρακα, αλλά και αυξάνει σημαντικά την συγκέντρωση του οξυγόνου. Σύμφωνα με επιστήμονες, το διοξείδιο του άνθρακα αποτελεί «μια από τις μεγαλύτερες μορφές ρύπανσης που αντιμετώπισε ο πλανήτης μας».

Το οξυγόνο που δημιουργήθηκε αρχικά όταν οι υποβρύχιοι οργανισμοί άρχισαν τη φωτοσύνθεση πριν από περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια δημιούργησε τα πρώτα ίχνη όζοντος (Ο

3) με την επίδραση της υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας διαμέσου των

αντιδράσεων:

9

O2 + hv → O + O ( λ <242 nm ) (1.3)

O + O2 + M → O

3 + M (1.4)

Θα πρέπει να τονίσουμε ότι η συνολική ποσότητα Ο

2 που υπάρχει σήμερα στην

ατμόσφαιρα αποτελεί το 10% του ολικού Ο2 που έχει παραχθεί έως τώρα ενώ το υπόλοιπο

90% έχει καταναλωθεί για την δημιουργία οξειδίων στο φλοιό της Γης (Fe2O

3, CaCO

3,

MgCO3) αφαιρώντας σημαντικές ποσότητες CO

2 που εκλύονταν από το εσωτερικό της Γης.

Ένα άλλο μέρος του CO2

το απέσυραν οι ζωντανοί οργανισμοί για την μετατροπή του σε

οργανική ύλη (που ένα μέρος της αποσύρεται κάτω από το έδαφος) και Ο2. Αξίζει να

σημειώσουμε ότι εάν όλη η θαμμένη οργανική ύλη καίγονταν τότε θα καταναλώναμε όλο σχεδόν το διαθέσιμο οξυγόνο.

Θα πρέπει να σημειώσουμε ότι ενώ τόσο το CO2 όσο και οι υδρατμοί που

εκλύονταν από το εσωτερικό της γης αφαιρέθηκαν από την ατμόσφαιρα με τους προηγούμενους μηχανισμούς το άζωτο ως αδρανές στοιχείο διατηρήθηκε και παρέμεινε το κυρίαρχο συστατικό της ατμόσφαιρας.

Τα ευγενή αέρια που υπάρχουν στην σημερινή ατμόσφαιρα είναι προϊόντα ραδιενεργών διασπάσεων ενώ τα υπόλοιπα αέρια προέρχονται από ηφαιστειακές εκλύσεις, βιολογικές διεργασίες και φωτοχημικές αντιδράσεις.

Συνοψίζοντας η ατμόσφαιρα απέκτησε τη σημερινή της χημική σύσταση πριν από περίπου 0.5 δισεκατομμύρια χρόνια. Κατά την τελευταία αυτή περίοδο η χημική σύσταση της ατμόσφαιρας πρέπει να έχει παρουσιάσει ασήμαντες μόνο μεταβολές. Ο Πίνακας 1.2 δείχνει τη σημερινή μέση σύσταση της ατμόσφαιρας της γης η οποία σε πρώτη προσέγγιση παραμένει ίδια για τα πρώτα περίπου 100 χιλιόμετρα από την επιφάνεια της γης με εξαίρεση τους υδρατμούς με μέγιστο συγκέντρωσης στη τροπόσφαιρα και το όζον με μέγιστο στη στρατόσφαιρα. (Γεντεκάκης Ι. ,1999)

Κύρια Στοιχεία Συγκέντρωση Χρόνος ζωής /έτη

N2 0.781 1.6 x 107

O2 0.209 9000

Ar 0.0093 4.5 x 109

H2O 0 – 0.04 5 ημέρες

CO2 370 ppmv 5

CH4 1700 ppbv 10

H2 550 ppb 4

N2O 320 ppb 150

CO 40 – 200 ppb 0.2

O3 20 – 100 ppb στη τροπόσφαιρα και μερικά ppmv στη στρατόσφαιρα

0.05

C2H6 1 ppb 0.2

SO2 0.1 ppb 5 ημέρες

NO2 0.1 ppb 2 ημέρες

Πίνακας 1.2: Μέση σύσταση της σημερινής γήινης ατμόσφαιρας.

10

1.5 Βιογεωχημικοί Κύκλοι στα Οικοσυστήματα

Με ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή τον ήλιο, η ροή ενέργειας ακολουθεί μονόδρομη

πορεία πάντα προς την κατεύθυνση παραγωγοί —> καταναλωτές. Ταυτόχρονα η ύλη (θρεπτικά συστατικά) που υπάρχει στο οικοσύστημα ανακυκλώνεται μέσω των τροφικών αλυσίδων και έτσι γίνεται διαθέσιμη για τις μελλοντικές γενιές.

Όταν τα σώματα των φυτών και των ζώων αποσυντεθούν με τη βοήθεια των βακτηρίων και των μυκήτων, τα θρεπτικά στοιχεία που βρίσκονται μέσα σε αυτά απελευθερώνονται στο αβιοτικά περιβάλλον και σχηματίζουν μια δεξαμενή θρεπτικών στοιχείων.

Τα οργανικά και τα ανόργανα σώματα του οικοσυστήματος συνδέονται στενά μέσω της δράσης των κύκλων των θρεπτικών στοιχείων που είναι απαραίτητα για την επιβίωση των οργανισμών.

Στη βιόσφαιρα γίνονται συνεχώς δύο θεμελιώδεις διεργασίες: της μεταφοράς της ενέργειας και της κυκλοφορίας των θρεπτικών στοιχείων. Και στις δύο διεργασίες, τα φυτά εξασφαλίζουν τη ζωτική σύνδεση ανάμεσα στα

αβιοτικά και τα βιοτικά μέρη του οικοσυστήματος. . (Σκορδούλης,Κ. και Σωτηράκου, Μ., 2005)

Βιογεωχημικοί κύκλοι 1.5.1Στην οικολογία και στις επιστήμες γης και περιβάλλοντος, ένας βιογεωχημικός

κύκλος ή κύκλος των θρεπτικών συστατικών είναι ένα μονοπάτι δια μέσου του οποίου ένα χημικό στοιχείο ή μόριο ταξιδεύει τόσο στα έμβια (βιόσφαιρα) όσο και στα άβια (λιθόσφαιρα, ατμόσφαιρα, υδρόσφαιρα) στρώματα της Γης. (WEB 27)

Οι κύκλοι των θρεπτικών στοιχείων λέγονται βιογεωχημικοί κύκλοι και βοηθούν στη σύζευξη των οικοσυστημάτων. Ο ρυθμός εμφάνισης του βιογεωχημικού κύκλου είναι σημαντικός για τον καθορισμό της διαθέσιμης ύλης που θα ενσωματωθεί στις τροφικές αλυσίδες. Στους βιογεωχημικούς κύκλους υπάρχουν αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στο έδαφος και την ατμόσφαιρα. Οι περισσότερες ανταλλαγές θρεπτικών στοιχείων συμβαίνουν στη ζώνη επαφής της κατώτερης ατμόσφαιρας με την επιφάνεια του εδάφους.

Μια διάκριση μεταξύ των βιογεωχημικών κύκλων των στοιχείων, τους διαιρεί σε κύκλους ιζηματογενούς και αέριου τύπου. Στην πρώτη κατηγορία κύκλων οι μεγάλοι ταμιευτήρες, δηλαδή οι «δεξαμενές» από όπου αντλείται το υπό εξέταση στοιχείο, βρίσκονται υπό μορφή κοιτασμάτων, ενώ στη δεύτερη σε αέρια μορφή. Χαρακτηριστικότερα παραδείγματα της πρώτης κατηγορίας είναι οι κύκλοι του θείου και του φωσφόρου, ενώ της δεύτερης οι κύκλοι του αζώτου και του οξυγόνου. Το θείο είναι ένα στοιχείο που συμμετέχει σε πολλές οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις.

Αέριου τύπου, εκτός των κύκλων του αζώτου και του οξυγόνου, μπορούν να χαρακτηρισθούν και οι κύκλοι του άνθρακα και της χημικής ένωσης του νερού, παρότι τόσο οι ποσότητες του άνθρακα που είναι σε αέρια κατάσταση (υπό τη μορφή CO2), όσο και του

νερού (οι υδρατμοί) είναι συγκριτικά πολύ μικρές. Ωστόσο αυτές οι μικρές ποσότητες είναι ενεργές και καθοριστικές για τον κύκλο του στοιχείου και της χημικής ένωσης αντίστοιχα. Απ’ την άλλη μεριά, ταμιευτήρες που περιέχουν υγρά, αέρια και στερεά καύσιμα - ενώσεις του άνθρακα - έχουν τεράστια σημασία ως καύσιμα, τα οποία είναι τα κύρια ενεργειακά αποθέματα, για το σύγχρονο άνθρωπο. (WEB 26) Ο κάθε βιογεωχημικός κύκλος αποτελείται από δύο μέρη:

Μια δεξαμενή αποθήκευσης, ένα μη βιολογικό στοιχείο που κινείται αργά και είναι απρόσιτο στους οργανισμούς.

Μια δεξαμενή ανταλλαγής ή δεξαμενή θρεπτικών στοιχείων, ένα μικρότερο και πιο

11

ενεργό τμήμα, όπου τα θρεπτικά στοιχεία ανταλλάσσονται ανάμεσα στα βιοτικά και στα αβιοτικά μέρη του οικοσυστήματος. Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθμό ανακύκλωσης των

θρεπτικών στοιχείων είναι οι εξής:

Η φύση του στοιχείου: Τα χημικά χαρακτηριστικά επηρεάζουν τον ρυθμό

πρόσληψης τους από τους οργανισμούς. Τα θρεπτικά στοιχεία των αερίων κύκλων

ανακυκλώνονται συνήθως γρηγορότερα από εκείνα των ιζηματογενών κύκλων.

Ο ρυθμός ανάπτυξης των φυτών και των ζώων.

Ο ρυθμός αποσύνθεσης της οργανικής ύλης ο οποίος εξαρτάται από το κλίμα

(Επίδραση κλίματος) και τον τύπο του εδάφους (Επίδραση εδάφους).

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες όπως η γεωργία, η αποψίλωση των δασών, η καύση των ορυκτών καυσίμων, κ.λπ.

Οι κυριότεροι κύκλοι που παρατηρούνται σ’ ένα οικοσύστημα είναι:

•ο κύκλος του άνθρακα,

•ο κύκλος του αζώτου,

•ο κύκλος του οξυγόνου,

•ο κύκλος του φωσφόρου,

•ο κύκλος του θείου και

•ο κύκλος του νερού. Στο παρόν κεφάλαιο θα γίνει μια απλή αναφορά, ενώ ο κύκλος του θείου, ο κύκλος

του αζώτου και ο κύκλος του νερού περιγράφονται αναλυτικά στο τρίτο κεφάλαιο και ο κύκλος του άνθρακα στο δεύτερο κεφάλαιο. (Σκορδούλης,Κ. και Σωτηράκου, Μ., 2005)

Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Άνθρακα 1.5.2Ο κύκλος του άνθρακα θεωρητικά ξεκινά από το C02 που παραλαμβάνουν οι παραγωγοί από τον αέρα για τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. Ο άνθρακας που περιλαμβάνεται στο CO, μαζί με το υδρογόνο και το οξυγόνο του νερού και με την ηλιακή ενέργεια διαμορφώνουν έναν απλό υδατάνθρακα (π.χ. γλυκόζη): διοξείδιο του άνθρακα + νερό + ηλιακή ενέργεια —» σάκχαρα + οξυγόνο Πολλά από τα παραγόμενα μόρια της γλυκόζης διασπώνται με την αναπνευστική διαδικασία για να αποδώσουν ενέργεια απαραίτητη για τις κυτταρικές δραστηριότητες, επιστρέφοντας

12

άνθρακα υπό τη μορφή του C02 στην ατμόσφαιραΕνώ ο άνθρακας με τη μορφή του C02 ξαναγυρίζει στην ατμόσφαιρα με την αναπνοή των παραγωγών και των καταναλωτών, πολύ μεγαλύτερο ποσοστό επιστρέφει με τις αναπνευστικές δραστηριότητες εκείνων που κάνουν την αποσύνθεση, διασπώντας τα άχρηστα υλικά και τα νεκρά κατάλοιπα των οργανισμών όλων των τροφικών επιπέδων. Ο άνθρακας που βρίσκεται στα περιττώματα των ζώων και στα ίχνη των φυτών και των ζώων, απελευθερώνεται τελικά από τους αποικοδομητές που δρουν στα υλικά αυτά. Τα βακτήρια και οι μύκητες διασπούν τις σύνθετες οργανικές ενώσεις σε απλούστερες μορφές, απελευθερώνοντας έτσι την μεγαλύτερη ποσότητα από τον οργανικό άνθρακα με τη μορφή του διοξειδίου του άνθρακα. (Σκορδούλης, κ.α., 2005)

Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Οξυγόνου 1.5.3Είναι απλός αλλά ταυτόχρονα ζωτικής σημασίας και συσχετίζεται άμεσα με τον κύκλο του αζώτου. Το οξυγόνο είναι το στοιχείο με την μεγαλύτερη παρουσία τόσο στο φλοιό της γης. Η ανάπτυξη των περισσότερων μορφών ζωής (ζωικών, φυτικών, μυκήτων, πρωτίστων και βακτηρίων) προϋποθέτει την παρουσία οξυγόνου. Είναι πολύτιμο για τη ζωή, διότι είναι το βασικό στοιχείο για τη διεργασία της αερόβιας αναπνοής, αλλά σε μεγάλες συγκεντρώσεις είναι τοξικό για τους οργανισμούς και προκαλεί αυτανάφλεξη της ξηρής βλάστησης ή βιομάζας. Ο κύκλος του είναι πολύπλοκος και εμφανίζει ιδιαίτερα τμήματα στην ατμόσφαιρα, την υδρόσφαιρα και τη λιθόσφαιρα. (Ζάνης, Π. 2008) Η καύση οργανικών ουσιών (κυρίως σακχάρων και λιπαρών οξέων), κυτταρική αναπνοή, εξασφαλίζει την απαραίτητη για την επιβίωση, ανάπτυξη και αναπαραγωγή ενέργειας στην πλειονότητα του έμβιου κόσμου. Η παρακάτω αντίδραση περιγράφει συνοπτικά την καύση της γλυκόζης, της πιο άμεσης πηγής ενέργειας: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + ενέργεια Και της φωτοσυνθετικής παραγωγής οξυγόνου από τα ανώτερα φυτά: 6CO2 + 6H2O > C6H12O6 + 6O2, διεργασίες που πραγματοποιούνται στην ατμόσφαιρα και τη βιόσφαιρα , μέσω της φωτοσύνθεσης που οδηγεί στην παραγωγή του Ο2 και της αναπνοής των φυτών που οδηγεί στην κατανάλωσή του. Έτσι, αποτελεί ουσιαστικά την αντίστροφη εικόνα του κύκλου του άνθρακα, αφού οι κινήσεις του ενός στοιχείου γίνονται αντίθετα από τις κινήσεις του άλλου. Το μεγαλύτερο ποσοστό του οξυγόνου που υπάρχει στον αέρα και στο νερό σχηματίστηκε στο πέρασμα των γεωλογικών αιώνων από τους αυτότροφους οργανισμούς μέσω της φωτοσύνθεσης. Λόγω της μεγάλης ποσότητας Ο2 στην ατμόσφαιρα, η ολική ανακύκλωσή του από τα οικοσυστήματα απαιτεί χιλιάδες χρόνια. Η παραγωγή περίσσειας Ο2 έχει σταματήσει πριν από εκατομμύρια χρόνια, από τότε που η φωτοσύνθεση και η συνολική αναπνοή βρίσκονται σε ισορροπία, με αποτέλεσμα να μη συσσωρεύεται πλέον Ο2 στην ατμόσφαιρα. Όλοι οι αερόβιοι οργανισμοί χρησιμοποιούν το οξυγόνο στη διαδικασία της αναπνοής. Το

Εικόνα 15. Ο κύκλος του οξυγόνου σε

κανονικές συνθήκες διατηρείται σταθερός.

Σχήμα 1-1 . Μετακίνηση του άνθρακα μεταξύ της ατμόσφαιρας, της πανίδας και χλωρίδας, των ωκεανών και των πετρωμάτων. Δίδεται επίσης η χωρητικότητα των διαφόρων αποθηκών σε δισεκατομμύρια τόνους C, καθώς και ο ρυθμός ανταλλαγής άνθρακα μεταξύ των αποθηκών σε δισεκατομμύρια τόνους/έτος.

13

διοξείδιο του άνθρακα και το νερό που παράγονται αποτελούν τα υλικά της φωτοσύνθεσης η οποία γίνεται στους αυτότροφους οργανισμούς και προϊόν της είναι το οξυγόνο. Ο κύκλος αυτός συμβαίνει και στα χερσαία και στα υδάτινα οικοσυστήματα και γενικά υπάρχει ισορροπία ανάμεσα στην παραγωγή και την κατανάλωση του οξυγόνου, όταν οι συνθήκες είναι κανονικές και δεν εμποδίζονται οι διαδικασίες της αναπνοής και της φωτοσύνθεσης (πχ όταν μια λίμνη ρυπανθεί προκαλείται μείωση ή ακόμα και έλλειψη οξυγόνου) . Η

ανθρώπινη δράση επεμβαίνει στον κύκλο του Ο2 μέσω της καταστροφής της φυσικής

βλάστησης και της χρησιμοποίησης των ορυκτών καυσίμων.( WEB 28) Ωστόσο, η παρέμβαση αυτή, ενώ επηρεάζει σημαντικά τον κύκλο του άνθρακα, λόγω της χαμηλής σχετικά συγκέντρωσης CΟ2 (370ppm), δεν διαταράσσει τον κύκλο του Ο2, που βρίσκεται σε αφθονία (21%) στην ατμόσφαιρα. Σημαντικές διαταραχές, όμως, συμβαίνουν σε διάφορα επιμέρους τμήματα του συνολικού κύκλου του Ο2, με σοβαρότερη τη μείωση του στρώματος του όζοντος. (Ζάνης Π., 2008)

Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Νερού 1.5.4Ο κύκλος του νερού σε κλίμακα υδρογείου μπορεί να θεωρηθεί ως το αποτέλεσμα μιας τεράστιας διαδικασίας απόσταξης που εκτυλίσσεται πάνω στη Γη. Το σύνολο της ενέργειας που κατευθύνει και κινείται στον κύκλο του νερού προέρχεται από τον ήλιο. Ο κύκλος του νερού ή υδρολογικός κύκλος καθορίζεται από την κίνηση των μορίων του νερού από την επιφάνεια της Γης στην ατμόσφαιρα μέσω της εξάτμισης και η επάνοδος του στη Γη με τη μορφή των υδάτινων μετεώρων (βροχή, χιόνι, χαλάζι, κ.λπ.). Παρόλο που ο θεμελιώδης υδρολογικός κύκλος φαίνεται απλός, οι λεπτομέρειες είναι αρκετά πολύπλοκες. Ο κύκλος του νερού και η κατανομή των βροχοπτώσεων καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη της βιομάζας και της βιολογικής παραγωγικότητας. Η σημασία των κινήσεων του νερού μέσα στο γήινο οικοσύστημα αποτελεί καθοριστικό παράγοντα στη διάτρηση της οικολογικής ισορροπίας. Μια ενεργειακή προσέγγιση των φυσικών διαδικασιών που διαμορφώνουν και ολοκληρώνουν τον κύκλο του νερού, καταγράφει μεταφορά, μετατροπή και χρήση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας. Η ενεργειακή μετακίνηση σε σημαντικό βαθμό προσδιορίζεται και από το πλήθος και το είδος των φωτοχημικών αντιδράσεων που γίνονται στην ατμόσφαιρα και στις οποίες λαμβάνουν μέρος και οι υπάρχοντες υδρατμοί. Οι μετασχηματισμοί του νερού στις τρεις καταστάσεις της ύλης, κατά την πορεία του υδρολογικού κύκλου απαιτούν και απελευθερώνουν μεγάλα ποσά ενέργειας. Για παράδειγμα 1 gr πάγου απορροφά 80 cal θερμικής ενέργειας για να μετατραπεί σε υγρό. Η αύξηση της θερμοκρασίας 1 gr νερού κατά 1°C απαιτεί 1 cal ενέργειας. Για την εξάτμιση 1 gr νερού χρειάζονται 536 cal ενέργειας. (Peixoto,J.P. ,1993) Η ενέργεια που απαιτείται για την εξάτμιση του νερού αποθηκεύεται στους υδρατμούς και αποδίδεται στο περιβάλλον ως θερμότητα όταν οι υδρατμοί συμπυκνώνονται σε σταγονίδια νερού. Το ποσό της ενέργειας που αποθηκεύεται στους υδρατμούς εξαρτάται κυρίως από το είδος των σωματιδίων συμπύκνωσης που διαμορφώνουν τους υδρατμούς. Με τη διαδικασία αυτή, η ενέργεια που λαμβάνεται από τον ήλιο σ’ ένα μέρος της γήινης επιφάνειας μπορεί να απελευθερωθεί σε κάποιο σημείο της ατμόσφαιρας. Συνέπεια αυτού του μηχανισμού αναδιανομής της ενέργειας από την μεταφορά και τη συμπύκνωση των υδρατμών είναι να αποφεύγονται οι μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές σε διαφορετικά μέρη του πλανήτη, οι οποίες θα υπήρχαν λόγω των διαφορών της ροής της ηλιακής ακτινοβολίας. To νερό είναι ο βασικός συντελεστής θερμικής σταθεροποίησης της Βιόσφαιρας. Οι φυσικοχημικές ιδιότητες του νερού μαζί με το 02 και το C02 ορίζουν το πλαίσιο που υπήρξε, υπάρχει και θα υπάρχει ζωή.(Unesco,1993) Οι παράγοντες που καθορίζουν την ταχύτητα εξάτμισης είναι: •η θερμοκρασία του στρώματος της ατμόσφαιρας, το οποίο εφάπτεται με το γήινο

14

ανάγλυφο, •τα υπάρχοντα αέρια ρεύματα και •η επικρατούσα υγρασία. Μια άλλη σημαντική πλευρά του υδρολογικού κύκλου είναι ο ρόλος του στη μεταφορά ύλης. Η επιφανειακή απορροή προς τους ωκεανούς αποτελεί το 35% του ετήσιου νερού που δέχεται η ξηρά από τις βροχές. Λόγω της ικανότητας του νερού να διαλύει και να μεταφέρει υλικά, τα νερά της απορροής είναι ένα σημαντικό μέσο για τη μεταφορά θρεπτικών συστατικών από το ένα οικοσύστημα σε άλλο. Φυσικές διεργασίες Οι βασικές φυσικές διεργασίες που διαμορφώνουν την ανάπτυξη του υδρολογικού κύκλου είναι: α) εξάτμιση: Η εξάτμιση του νερού στη φύση πραγματοποιείται, κατά κύριο λόγο, από τις υδάτινες μάζες του πλανήτη μας, κυρίως από τους ωκεανούς και δευτερευόντως από το υγρό έδαφος και από τα φυτά κατά τη λειτουργία της διαπνοής. Η έννοια της εξάτμισης του νερού επομένως, καλύπτεται από την ευρύτερη έννοια της εξατμισο-διαπνοής. (Σκορδούλης, κ.α., 2005) β) συμπύκνωση: Συμπύκνωση είναι η διαδικασία μέσω της οποίας ο υδρατμός μεταβαίνει από την αέρια στην υγρή ή την στερεά κατάσταση. Εμφανίζεται όταν η τάση των υδρατμών γίνει ίση ή μεγαλύτερη της μέγιστης τάσης των υδρατμών στην ίδια θερμοκρασία ή όταν η σχετική υγρασία του αέρα είναι μεγαλύτερη ή ίση του 100%. Βασική προϋπόθεση για να γίνει συμπύκνωση των υδρατμών στην ατμόσφαιρα πέραν της κεκορεσμένης υδρατμών κατάστασης του αέρα είναι και η παρουσία πυρήνων συμπύκνωσης, δηλαδή κατάλληλων σωματιδίων. Κυριότερα σωμάτια συμπύκνωσης είναι οι υγροσκοπικοί πυρήνες του χλωριούχου νατρίου και των οξειδίων του θείου και του φωσφόρου. γ) υγρασία δ) πίεση, ε) διαστολή, στ) τήξη και ζ) πήξη. Προϊόντα συμπύκνωσης του νερού

Σύννεφα - Νέφη: Πλήθος υδροσταγονιδίων ή παγοκρυστάλλων ή υδροσταγονιδίων και παγοκρυστάλλων μαζί. Νέφος ονομάζεται το ορατό σύνολο των μικροσκοπικών σταγονιδίων νερού ή σωματιδίων πάγου, που αιωρείται στην ατμόσφαιρα. Από τα νέφη προέρχεται κάθε είδους υετού (βροχή, χιόνι, χαλάζι κ.λ.π.) και μέσα σ’αυτά λαμβάνουν χώρα διάφορες ενδιαφέρουσες διαδικασίες και κάποια επικίνδυνα φαινόμενα. Για να σχηματιστούν νέφη στην ατμόσφαιρα, απαιτείται να υπάρχουν υδρατμοί, πυρήνες συμπύκνωσης (condensation nuclei) και μια διαδικασία ψύξης (cooling process). (Web 31)

Νέφωση: Το τμήμα της ατμόσφαιρας που καλύπτεται από νέφη. Θύσανοι (Cirrus Ci):Έχουν τη μορφή λεπτών ινών ή νημάτων. Οι ίνες αυτές ή τα

νήματα έχουν στην άκρη μορφή άγκιστρου. Είναι λευκά νέφη, τα πιο λευκά από όλα και αποτελούνται από παγοκρυστάλλους.

Θυσανοσωρείτες (Cirrocumulus Cc) :Είναι λεπτά στρώματα περισσότερο ή λιγότερο εκτεταμένα και αποτελούνται από μικρά νεφικά στοιχεία με τη μορφή κόκκων ή ρυτίδων. Είναι λευκά και αποτελούνται από παγοκρυστάλλους και νεφοσταγόνες. Οι άνεμοι που φυσούν είναι ισχυροί και τα ανοδικά και καθοδικά ρεύματα προκαλούν αναταράξεις σε αεροσκάφος που πετά στην περιοχή των νεφών αυτών.

Θυσανοστρώματα (Cirrostratus Cs):Έχουν τη μορφή λευκού πέπλου και καλύπτουν ολόκληρο σχεδόν τον ουρανό. Το πάχος τους δεν είναι μεγάλο και αποτελούνται από παγοκρυστάλλους. Κύριο χαρακτηριστικό τους είναι το φαινόμενο της άλω όταν πίσω τους υπάρχει ο Ήλιος ή η Σελήνη.Γενικά τα ανώτερα νέφη δεν προκαλούν

15

υετό στη γη. (Web 31) Ομίχλη: Το νέφος που καλύπτει την επιφάνεια της Γης και προκαλεί ελάττωση της

οριζόντιας ορατότητας. Υδατώδη κατακρημνίσματα: Υδατώδη κατακρημνίσματα ή υδατώδη ατμοσφαιρικά

αποπλύματα καλούνται οι διάφορες μορφές με τις οποίες σωματίδια υγρού ή στερεού νερού φτάνουν από την ατμόσφαιρα της Γης.

Βροχή: Ατμοσφαιρική βροχόπτωση σε μορφή σταγόνων νερού που η διάμετρος τους είναι μεγαλύτερη από 0,5 mm. Οφείλεται στη συμπύκνωση των υδρατμών που περιέχονται στην ατμόσφαιρα γύρω από πυρήνες δημιουργημένους από κόκκους σκόνης, ιόντα ή υδροσκοπικά μόρια. Η ποσότητα της βροχής που πέφτει σε μια καθορισμένη περιοχή μετριέται με ειδικά όργανα που ονομάζονται βροχόμετρα.

Τεχνητή βροχή: Στην περίπτωση απουσίας της βροχής, μπορούμε να προκαλέσουμε τεχνητά τη βροχή διασκορπίζοντας στην ατμόσφαιρα με αεροπλάνα ορισμένα μόρια (ξηρό πάγο, ιωδιούχο άργυρο, χλωριούχο νάτριο) που ενεργούν σαν πυρήνες συμπύκνωσης.

Όξινες βροχές: Βροχές με pH μικρότερο του 7, που οφείλονται στην αύξηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και ιδιαίτερα στην παρουσία οξειδίων του θείου. Προκαλούν μεγάλες καταστροφές στη δενδρώδη βλάστηση.

Χαλάζι : Ατμοσφαιρική βροχόπτωση σε μορφή κόκκων περίπου στο μέγεθος ενός πάγου. Προέρχεται από την άνοδο του υγρού αέρα εξαιτίας των ατμοσφαιρικών ρευμάτων. Οι σταγόνες του νερού παγώνουν, και ο όγκος τους αυξάνεται από την σύγκρουση με άλλα παγοποιημένα υδροσταγονίδια. Μπορεί να προκαλέσει τεράστιες καταστροφές και, για να προληφθεί το φαινόμενο, χρησιμοποιούνται πύραυλοι που πυροδοτούνται στο εσωτερικό των σύννεφων στα οποία υπάρχει υπόνοια ότι έχει σχηματιστεί πάγος. Η έκρηξη προκαλεί διαφοροποιήσεις στην θερμοκρασία και στην πίεση, με αποτέλεσμα να διαλύονται oι πάγοι.

•Χιονοχάλαζα: Είδος υδάτινου μετεώρου που αποτελείται από λευκά αδιαφανή σφαιρικά ή κωνικά σωματίδια πάγου τα οποία έχουν υφή χιονιού και διάμετρο 2-5 mm. Σχηματίζονται λόγω της συσσώρευσης υδροοταγονιδίων σε παγοκρύσταλλο ο οποίος πέφτει προς το έδαφος.

•Δρόσος: Αποτελείται από υδροσταγονίδια τα οποία σχηματίζονται πάνω στα φυτά και στην επιφάνεια διάφορων στερεών σωμάτων, λόγω συμπύκνωσης των υδρατμών στην επιφάνειά τους.

Πάχνη: Αποτελείται από λεπτούς παγοκρυστάλλους που κάθονται στην επιφάνεια διάφορων σωμάτων και οι οποίοι σχηματίστηκαν με άμεση μετάβαση των υδρατμών από την αέρια στην στερεά κατάσταση πάνω στην επιφάνεια σωμάτων των οποίων η θερμοκρασία, λόγω έντονης ακτινοβολίας, βρίσκεται κάτω των 0 °C.

Ομιχλοκρύσταλλος: Αποτελείται από λευκό πάγο αδιαφανή και κοκκώδη ο οποίος σχηματίστηκε λόγω γρήγορης πήξης των υδροσταγονιδίων νέφους ή ομίχλης όταν αυτά έρθουν σε επαφή με σώματα θερμοκρασίας κάτω των των 0 °C. (Καραπιπέρης, 1976)

Λίγα λόγια για τον Κύκλο του Θείου 1.5.5Το θείο είναι ένα σημαντικό στοιχείο, τόσο από γεωχημική όσο και βιολογική άποψη. Η σημασία του ανάγεται στην παρουσία του σε ορισμένα αμινοξέα. Ο κύκλος του θείου είναι μια φυσική διαδικασία διαμέσου της οποίας λαμβάνει χώρα κυκλική μεταφορά του θείου από την ατμόσφαιρα στο έδαφος και τα φυτά, διαμέσου φυσικών διαδικασιών με τη βοήθεια αποσυνθετικών βακτηρίων και μυκήτων. Η κυκλική αυτή διαδικασία , παρόλο που ποσοτικά δεν γίνεται αντιληπτή τόσο καλά όσο των άλλων θρεπτικών στοιχείων, εξασφαλίζει την ύπαρξη του θείου σε επαρκείς ποσότητες προκειμένου να χρησιμοποιηθεί

16

στις βιολογικές/βιοχημικές διαδικασίες. (Ζάνης Π., 2008) Το θείο υπάρχει στη φύση σε διάφορες βαθμίδες οξείδωσης και μπορεί εύκολα να μετατραπεί από μια κατάσταση οξείδωσης σε άλλη. Οι πιο σημαντικές βιοχημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα όταν βρίσκεται στην ανόργανη μορφή του και η αέριες ενώσεις του είναι επιβλαβείς για τα φυτά. Οι αντιδράσεις του θείου που καταλύονται από βακτήρια λαμβάνουν χώρα στο έδαφος, καθώς εκεί μεταφέρεται διαμέσου των βροχοπτώσεων. Οι ενώσεις του επηρεάζουν την οξύτητα της βροχής, του επιφανειακού νερού και του εδάφους και είναι πιθανόν μακροπρόθεμα να επηρεάζουν και τη συγκέντρωση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Γι’αυτό κρίθηκε σκόπιμο να γίνει εκτενέστερη αναφορά στο τρίτο κεφάλαιο που πραματεύεται το πρόβλημα της όξινης βροχής. . (Σκορδούλης,Κ. και Σωτηράκου, Μ., 2005)

Λίγα λόγια για τον Κύκλο του αζώτου 1.5.6Το μεγαλύτερο μέρος του αζώτου βρίσκεται στην ατμόσφαιρα ως αέριο Ν

2 με την

μεγαλύτερη συγκέντρωση (78%) και είναι σημαντικό για την σύνθεση πολλών σύνθετων μορίων (δομική μονάδα ) που διαμορφώνονται από τα φυτά και τα ζώα, όπως για παράδειγμα είναι τα αμινοξέα, οι πρωτεΐνες, και τα νουκλεϊνικά οξέα που χρησιμοποιούνται στο DNA, ενώ άλλες αποθήκες αζώτου είναι η οργανική ύλη που περιέχεται στο έδαφος και τους ωκεανούς. Ο κύκλος του αζώτου είναι ένας από τους σημαντικότερους θρεπτικούς κύκλους που συναντώνται στα οικοσυστήματα και κρίθηκε σκόπιμο να γίνει εκτενέστερη αναφορά στο τρίτο κεφάλαιο. (Σκορδούλης,Κ. και Σωτηράκου, Μ., 2005)

17

2ο Κεφάλαιο

Φύσική και Μολύσμένη Ατμόσφαιρα

18

Φυσική και Μολυσμένη Ατμόσφαιρα 2

Οι Ρυπογόνοι Παράγοντες και οι πηγές τους

2.1. Η Ατμόσφαιρα

Γενικά με τον όρο Ατμόσφαιρα καλείται το μίγμα των αερίων, των υδρατμών καθώς και των υγρών και στερεών αιωρημάτων, που μπορεί να περιβάλλει με λεπτό σχετικό στρώμα τη Γη και επεκτείνεται σε ύψος 80 Km γύρω από την γήινη επιφάνεια. Ειδικότερα όμως στην Μετεωρολογία χαρακτηρίζεται ο φλοιός που περιβάλλει τη Γη, ο οποίος συγκρατείται λόγω της βαρύτητάς της και φθάνει πρακτικά σε ύψος 3.500 χιλιόμετρα. (Σκορδούλης, Σωτηράκου, 2005) Στην ατμόσφαιρα της Γης οφείλεται η ύπαρξη ζωής, εφόσον σε αυτήν συντελούνται η απορρόφηση μεγάλου τμήματος της υπεριώδους ακτινοβολίας και η μείωση της διαφοράς των ακραίων θερμοκρασιών που θα υπήρχαν μεταξύ ημέρας και νύχτας χωρίς αυτήν. Η σύσταση της ατμόσφαιρας δεν είναι σταθερή, αλλά εξαρτάται από την καθ' ύψος μεταβολή της θερμοκρασίας και της πυκνότητας με αποτέλεσμα η γη να περιβάλλεται από τα ακόλουθα ατμοσφαιρικά στρώματα, (και σχηματίζονται λόγω της διαφοράς στην απορρόφηση της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας (Σχήμα 1, Παράρτημα 1 στο τέλος):

Τροπόσφαιρα: Η κατώτερη περιοχή της ατμόσφαιρας που εκτείνεται από το έδαφος μέχρι το ύψος των 10-12 km. Στην τροπόσφαιρα δημιουργείται ο καιρός. Επίσης εδώ λαμβάνει χώρα σε συντριπτικό ποσοστό η εκπομπή των ρύπων.

Στρατόσφαιρα: Το ατμοσφαιρικό στρώμα το οποίο καταλαμβάνει την περιοχή μεταξύ της τροπόπαυσης (δηλαδή του άνω ορίου της τροπόσφαιρας) και των 50 km από το έδαφος. Είναι η περιοχή όπου βρίσκεται το στρώμα του όζοντος.

Μεσόσφαιρα: Εκτείνεται από την στρατόπαυση μέχρι τα 80 km περίπου και είναι η πιο ψυχρή περιοχή της γήινης ατμόσφαιρας.

Θερμόσφαιρα: Εκτείνεται από την μεσόπαυση μέχρι τα 400 km περίπου και χαρακτηρίζεται από την μεγάλη αραίωση του αέρα. Τα ανώτερα στρώματα της μεσόσφαιρας και τα κατώτερα της θερμόσφαιρας απαρτίζουν την Ιονόσφαιρα, που χαρακτηρίζεται από έντονη δημιουργία ιόντων διαμέσου της διαδικασίας του φωτοιονισμού των μορίων της ατμόσφαιρας. Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας τα μόρια είναι λίγα και αραιά μεταξύ τους σε αντίθεση με την τροπόσφαιρα.

Εξώσφαιρα: Αφορά τα εξώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας που εκτείνονται σε πολύ μεγάλα ύψη (>500 km). Αξίζει να σημειωθεί ότι σε αυτά τα ύψη, μόρια με ανάλογη κινητική ενέργεια μπορούν να δραπετεύσουν από το πεδίο Βαρύτητας της Γης. Επειδή η έλξη της βαρύτητας της γης είναι πιο ισχυρή κοντά στην επιφάνεια της, η πυκνότητα της ατμόσφαιρας ελαττώνεται πολύ γρήγορα, έτσι ώστε η αναπνοή στη κορυφή του Έβερεστ (8.848 μ.) να είναι πολύ δύσκολη μέχρι αδύνατη, αφού η πυκνότητά της εκεί, φθάνει μόλις το 1/3 της πυκνότητας που παρατηρείται στην επιφάνεια της θάλασσας. (Miller Tyler G.,Jr. 1999)

Επειδή η έλξη της βαρύτητας της γης είναι πιο ισχυρή κοντά στην επιφάνεια της, η πυκνότητα της ατμόσφαιρας ελαττώνεται πολύ γρήγορα, έτσι ώστε η αναπνοή στη κορυφή του Έβερεστ (8.848 μ.) να είναι πολύ δύσκολη μέχρι αδύνατη, αφού η πυκνότητά της εκεί, φθάνει μόλις τo 1/3 της πυκνότητας που παρατηρείται στην επιφάνεια της θάλασσας. (Miller Tyler G.,Jr. 1999)

Από το νόμο των τελείων αερίων μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η πίεση και η θερμοκρασία είναι οι παράγοντες που καθορίζουν την πυκνότητα ενός αέριου γενικά και ειδικότερα του ατμοσφαιρικού αέρα, που είναι το μείγμα αερίων που μας ενδιαφέρει. Στην ατμόσφαιρα η πυκνότητα του αέρα μειώνεται με το ύψος παρά του ότι η θερμοκρασία μειώνεται επίσης. Αυτό συμβαίνει γιατί η μεταβολή της πίεσης έχει μεγαλύτερη επίδραση

19

στη μεταβολή της πυκνότητας. Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την πυκνότητα του ατμοσφαιρικού αέρα είναι η ύπαρξη υδρατμών.

Η πυκνότητα των υδρατμών είναι ίση με τα 5/8 της πυκνότητας του ξηρού αέρα, όσο λοιπόν πιο “υγρός” είναι ο ατμοσφαιρικός αέρας, όσο δηλαδή περισσότερους υδρατμούς περιέχει, τόσο πιο αραιός είναι. (Web 31)

Ταυτόχρονα η σύσταση της ατμόσφαιρας είναι συνεχώς μεταβαλλόμενη εξαιτίας της φυσικής ρύπανσης αλλά και της ανθρώπινης επέμβασης στο περιβάλλον. Η παρουσία αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα σε ποσότητα, συγκέντρωση ή διάρκεια, που έχουν ως αποτέλεσμα την αλλοίωση της δομής, της σύστασης και των χαρακτηριστικών της καλείται Ατμοσφαιρική ρύπανση.

Περίπου το 75% της αέριας μάζας της Γής βρίσκεται στο εσωτερικό στρώμα της ατμόσφαιρας στην τροπόσφαιρα και το 99% του όγκου καθαρού ξηρού αέρα στην τροπόσφαιρα αποτελείται από δύο αέρια: Μοριακό άζωτο 78% και Μοριακό οξυγόνο 21% με το υπόλοιπο 1% να περιέχει Αργό 0,036%, Διοξείδιο του άνθρακα και ιχνοστοιχεία νέου, μεθανίου , κρυπτού, υδρογόνου, ξένου και χλωροφθορανθράκων CFC (από τις ανθρώπινες δραστηριότητες). Ο αέρας στην τροπόσφαιρα επίσης συγκρατεί τους υδρατμούς σε ποσότητες που κυμαίνονται από 0,01% ανά όγκο στους πόλους μέχρι 5% στις υγρές τροπικές περιοχές. (Μελάς Δ. , 2007).

Η σύνθεση του καθαρού αέρα της τροπόσφαιρας δίνεται στον πίνακα 2-1.0 καθαρός αέρας είναι μια ιδεατή κατάσταση, δηλαδή, το πως θα ήταν η σύνθεσή του αν οι άνθρωποι και τα έργα τους δεν υπήρχαν στη Γη. [Boubel, R.W.,1994].

Ξηρός αέρας Υγρός αέρας

ppm (Vοl) μg/m3 ppm (νοl) μg/m3

Άζωτο (Ν2) 780,0 8.95 x 108 756,5 8.67 x ΙΟ8

Οξυγόνο (Ο2) 209,400 2.74 x 1Ο8 202,9 2.65 x 108

Νερό (Η20) - - 31,2 2.30 x ΙΟ7

Αργό (Ar) 9,300 1.52 x 1Ο7 9,0 1.47 x ΙΟ7

C02 315 5.67 x 105 305 5.49 x 105

Νέο (Ne) 18 1.49x ΙΟ4 17.4 1.44 x 104

Ήλιο (He) 5,2 8.50 x 102 5.0 8.25 x 102

Μεθάνιο (CH4) 1.0-1.2 6.56-7.87 x 1Ο2 0.97-1.16 6.35-7.6 x 102

Κρυπτό (Kr) 1.0 3.43 x 1Ο3 0.97 3.32 x 103

Ν2Ο 0.5 9.00 x 1Ο2 0.49 8.73 x 1Ο2

Υδρογόνο (Η2) 0.5 4.13 4.00

Ξένο (Xe) 0.08 4.29 x 1Ο2 0.08 4.17 x 1Ο2

Οργανικοί 0.02 0.02 -

Πίνακας 2-1 Η σύσταση του καθαρού αέρα σε ξηρή και υγρή φάση.

20

Οι αλλαγές στη σύσταση της ατμόσφαιρας μπορούν να οφείλονται στη διαρκή έκλυση αερίων από το εσωτερικό της Γης, της εκλεκτικής διαφυγής, της επίδρασης ακτινοβολιών, των βιολογικών διεργασιών, των γεωχημικών μεταβολών και των μετακινήσεων στοιχείων και παρόλο που πρόκειται για φυσικές διεργασίες μπορούν να προκαλέσουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία, στους ζωντανούς οργανισμούς και τα οικοσυστήματα και γενικά να καταστήσουν το περιβάλλον ακατάλληλο για τις επιθυμητές χρήσεις του. Επιπλέον για πρώτη φορά ο άνθρωπος συνειδητοποιεί τόσο έντονα τα αρνητικά αποτελέσματα των ποικίλων δραστηριοτήτων του και κυρίως αυτών που αφορούν στην οικονομική ανάπτυξη και οι οποίες προκαλούν αλλοίωση της ατμοσφαιρικής σύστασης, όπως:

καύση ορυκτών καυσίμων για βιομηχανικούς και άλλους σκοπούς,

αποψίλωση δασών για αλλαγή χρήσης γης,

η βιομηχανική δραστηριότητα,

τα διυλιστήρια,

η μεταλλουργία,

οι μεταφορές,

η συνεχώς αυξανόμενη κατανάλωση υλικών αγαθών και υπηρεσιών με

άμεσο συνεπακόλουθο την αυξανόμενη παραγωγή ενέργειας.

Οι δραστηριότητες αυτές συμβάλλουν στην αύξηση των ατμοσφαιρικών ρύπων, των βλαβερών δηλαδή αερίων με αρνητικές επιπτώσεις στο γήινο οικοσύστημα (τόσο στα έμβια όσο και άβια στοιχεία του).

2.2 Μονάδες μέτρησης Οι μονάδες που χρησιμοποιούνται για τις συγκεντρώσεις των αέριων στοιχείων

δίνονται ακολούθως: (i) Αναλογία μείγματος κατ' όγκο

1. ppmv: μέρη ανά εκατομμύριο (10-6

)

2. ppbv: μέρη ανά δισεκατομμύριο (10-9

)

3. pptv: μέρη ανά τρισεκατομμύριο (10-12

)

(ii) πυκνότητα μορίων ανά όγκο

4. π.χ. μόρια ανά κυβικό εκατοστό (molecules /cm3

)

(iii) πυκνότητα μάζας ανά όγκο

π.χ. Μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μ/m3

) (Ζάνης Π., 2008). Η σύνθεση του αέρα σε αέρια συστατικά που παρουσιάζεται στον πίνακα 4-1

εκφράζεται ως μέρη ανά εκατομμύριο όγκου, ppmν (νοl) δηλαδή σε όγκο ρυπαντή ανά 10^6 όγκους αέρα δηλαδή πρόκειται για αναλογία μείγματος κατ΄όγκο . Όταν η συγκέντρωση εκφραστεί απλά σε ppmν υπάρχει σύγχυση και αμφιβολία για το αν θεωρήσουμε ως βάση τον όγκο ή το βάρος. Για να αποφύγουμε τη σύγχυση, οι μονάδες μέτρησης των ρύπων που χρησιμοποιούνται ευρέως από τους περιβαλλοντολόγους επιστήμονες είναι μικρογραμμάρια ανά κυβικά μέτρα αέρα μg/m3 σε 25°C και 760 mmHg, δηλαδή σε μάζα ρυπαντή ανά μονάδα όγκου αέρα στο μετρικό σύστημα μονάδων. (Mπεργελές ,2006)

Για να μετατρέψουμε μονάδες από ppm(vol) σε μg/m3, υποθέτουμε ότι ισχύει ο νόμος των ιδανικών αερίων. Μια γενικευμένη φόρμουλα για τη μετατροπή στους 25°C και 760mmHg είναι:

1ppmv (A) = 1 liter (A) / 106 m3 air. 1 m3 ρυπαντή έχει μάζα ρ x 106 mg, όπου ρ η

21

πυκνότητα του ρυπαντή σε θερμοκρασία Τα και πίεση P. Έτσι η συγκέντρωση 1ppm=ρ mg/ m3

1ppmv (A) = 1 liter (A)/106 m3 air = [(1 lt /22.4) x MA xl06 μg /mol]/ [106lt x 298K/273K x 10‘3 m3/ lt] = 40.9 X MA μg/m3 (2-1)

όπου MA είναι το μοριακό βάρος του ρύπου Α. Για διευκόλυνση, στον πίνακα 4-2 δίνονται συντελεστές μετατροπής των κυριοτέρων ρύπων της ατμόσφαιρας στις δυο βασικές μονάδες καταγραφής τους. Η πυκνότητα του αέριου ρυπαντή μπορεί να εκφρασθεί και ως:

ρ= (ΡxΜΒ)/(RT) όπου ΜΒ το μοριακό βάρος του αερίου σε γραμμάρια και R η παγκόσμια σταθερά των αερίων (ίση με 8313 J/g*mole*K). Έτσι προκύπτει συγκέντρωση ρυπαντή C σε (mg/ m3 ),

C mg/ m3) = C (ppmv)*(Ρ. ΜΒ)/ (RT)

Ρύπος

Μετατροπή από

ppm(vol) σε μg/m3

πολλαπλασίασε με μg./m3 σε ppm(vol) πολλαπλασίασε με

CO 1145 0,87 x 10-3

CO2 1800 0.56 x 10-3

Αμμωνία (ΝΗ3) 695 1.44 x 10-3

Χλώριο (Cl2) 2900 0.34 x 10-3

Αιθυλένιο (C2H4) 1145 0.87 x 10-3

Υδροφθόριο (HF) 820 1.22 x 10-3

Υδροχλώριο (HCI) 1490 0.67 x 10-3

Υδρόθειο(H2S) 1390 0.72 x 10-3

Μεθάνιο (CII4) 655 1.53 x 10-3

ΝΌ2 1880 0.53 x 10-3

NO 1230 0.81 x 10-3

S02 2620 0.38 x 10-3

‘Όζον (Ο3) 1960 0.51 x 10-3

peroxyacetylnitrate (PAN) 4950 0.2 x 10-3

Πινάκας 2-2 .Διάφοροι ρύποι και μετατροπή μονάδων μέτρησης της συγκέντρωσής τους

2.3 Είδη Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης

Η ταξινόμηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας πολλά διαφορετικά κριτήρια, με βάση τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, την προέλευση, τις επιπτώσεις κ.ά. Μια ενδεικτική ταξινόμηση είναι η παρακάτω:

Α. Περιβάλλον 1. Εσωτερικών χώρων 2. Εξωτερική Β. Προέλευση 1. Φυσική α. Γεωχημική

Ε. Χημική δράση 1. Χημικά ενεργά αέρια 2. Χημικά αδρανή αέρια 3. Ελεύθερες ρίζες ΣΤ. Προέλευση 1. Πρωτογενείς

22

β. Βιολογική 2. Ανθρωπογενής α. Κοινωνική β. Επαγγελματική γ. Προσωπική ρύπανση Γ. Φυσικές Ιδιότητες 1. Αέρια 2. Σωματίδια α) Λεπτά β) Μεγάλα 3. Οσμές Δ. Χρόνος Παραμονής 1. Μόνιμα αέρια 2. Μεταβλητά αέρια α. Μικροί χρόνοι ζωής β. Ημιμόνιμα

α. Πρόδρομοι 2. Δευτερογενείς Ζ. Κλίμακα 1. Τοπική-αστική 2. Περιφερειακή 3. Παγκόσμια κλίμακα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Η. Δραστικότητα 1. Ρύποι υψηλής τοξικότητας 2. Συνηθισμένοι ρύποι

Ο πιο συνηθισμένος τρόπος ταξινόμησης των ρύπων βασίζεται στην χημική τους σύνθεση οπότε στα επόμενα κεφάλαια θα παρουσιάσουμε τους κυριότερους ρύπους με βάση αυτό το κριτήριο. (Μελάς Δ. , 2007).

2.4 Πρωτογενείς και δευτερογενείς ρύποι.

Ένα αξιοσημείωτο ποσοστό των υλικών που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα σε σημαντικές ποσότητες είναι απλά σχετικώς μόρια: π.χ. μονοξείδιο του άνθρακα CO), διοξείδιο του άνθρακα (C02), διοξείδιο του θείου (S02), οξείδια του αζώτου (NO, Ν02 και Ν20), υδρόθειο (H2S), αμμωνία (ΝΗ3), υδροχλώριο (HC1),υδροφθόριο (HF) κτλ, καθώς και διάφοροι διαλύτες και υδρογονάνθρακες που εξατμίζονται λόγο πτητικότητας, όπως αλκάνια, αλκένια και αρωματικοί υδρογονάνθρακες με σχετικά απλή δομή.

Επιπροσθέτως με αυτά τα υλικά, η ατμόσφαιρα δέχεται και άλλες εκπομπές, κυρίως από την βιομηχανία, που περιλαμβάνουν πιο πολύπλοκα μόρια πολύ-αρωματικών υδρογονανθράκων και διοξινών τα οποία μάλιστα συχνά αναφέρονται ως τοξικά αέρια. Ουσίες σαν αυτές που αναφέρθηκαν παραπάνω και οι οποίες εκπέμπονται κατευθείαν από την πηγή θα τις ονομάζομαι πρωτογενείς ρύπους. (Γεντεκάκης , 1999)

Πρωτογενείς ονομάζουμε τους ρύπους οι οποίοι προέρχονται από ανθρωπογενείς πηγές ρύπανσης, όπως είναι η βιομηχανία, τα αυτοκίνητα (βενζίνη , πετρέλαιο), η θέρμανση κλπ. Κυριότεροι πρωτογενείς ρύποι είναι το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), το διοξείδιο του θείου (SO2), οι υδρογονάνθρακες (HC) και τα σωματίδια. Οι ρύποι αυτοί μαζί με το όζον (O3) παρακολουθούνται συστηματικά από τους αρμόδιους κρατικούς φορείς και ονομάζονται «συμβατικοί ρύποι». (Ν. ΧΑΪΝΗΣ, 2007)

Οι πρωτογενείς ρύποι στην ατμόσφαιρα μέσω διαφόρων χημικών αντιδράσεων παράγουν τους δευτερογενείς ρύπους, κυριότεροι εκ των οποίων είναι το διοξείδιο του αζώτου (NO2) και το όζον (O3). Το όζον για παράδειγμα είναι αποτέλεσμα της αντίδρασης του οξειδίου του αζώτου με διάφορες πτητικές οργανικές ενώσεις, αντίδραση η οποία καταλύεται από το ηλιακό φως. (Χαϊνης, Ν., 2007)

23

Πρωτογενείς ρυπαντές 2.4.1 Μια πρόχειρη κατηγοριοποίηση των πρωτογενών ρύπων με σκοπό την ευχερέστερη αξιολόγηση του συνολικού προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, είναι η ακόλουθη: Μονοξείδιο του άνθρακα (CO). Διοξείδιο του θείου (SO

2).

Διοξείδιo του Αζώτου (NO2) και μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ).

Υδρογονάνθρακες και άλλες πτητικές οργανικές ενώσεις. Αιωρούμενα σωματίδια Οι τρεις πρώτες κατηγορίες αφορούν συγκεκριμένους ρύπους, ενώ οι δύο τελευταίες περιλαμβάνουν ένα πολύ μεγάλο αριθμό διαφορετικών ενώσεων και υλικών. Στο Σχήμα 2.2 εμφανίζεται η κατανομή των πρωτογενών και δευτερογενών ρύπων που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα.

Σχήμα 2.1 : Πρωτογενείς και Δευτερογενείς ρύποι.

2.4.1.1 Το Διοξείδιο του Άνθρακα (C02). Το C02 αν και όχι άμεσα τοξικό (όπως έχουμε ήδη συζητήσει), αποτελεί ένα, τεχνολογικό εκτεταμένης κλίμακας, απόβλητο με έμμεσες επιδράσεις στην εξέλιξη της ζωής στον

24

πλανήτη και ως εκ τούτου θα το κατατάξουμε στους αέριους ρύπους. Τα αποτελέσματα της εκπομπής C02 είναι μακροπρόθεσμα. Εκτιμάται μια ετήσια εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα της τάξης των 10^13 τόνων ανά έτος από διεργασίες βιολογικής αποσύνθεσης, που έχουν ως αρχή την παραγωγή μεθανίου. Στο ποσό αυτό συνεισφέρουν ανθρωπογενείς δραστηριότητες ένα ετήσιο ποσό της τάξης των 10^10 τόνων (Πίνακας 4-3). Έτσι έχουμε μια σταθερή αύξηση του C02 στην ατμόσφαιρας που παράγεται από τις ποικίλες διεργασίες καύσης. Τα τελευταία 5 χρόνια αυτή η αύξηση έχει ανέλθει κατά 10 % περίπου σε μερικές αστικές περιοχές και η τάση αυτή αναμένεται να συνεχιστεί αυξανόμενη. Έως το 2000, εκτιμάται μια αύξηση της τάξης του 18 %. Σύμφωνα με μερικούς επιστήμονες, το C02 της ατμόσφαιρας μπορεί και να διπλα-σιαστεί στο άμεσο μέλλον. Το προβλεπόμενο αποτέλεσμα της αύξησης αυτής είναι η ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου και θα αναφερθούμε εκτενέστερα στο πέμπτο κεφάλαιο. Το φαινόμενο αυτό συνεπάγεται μια σταδιακή αύξηση της μέσης θερμοκρασία της Γης που θα προκαλέσει ευρείας κλίμακας κλιματολογικές αλλαγές, με πιθανό λιώσιμο των πάγων, πλημμυρίζοντας παράκτιες περιοχές και γενικότερα μεταβάλλοντας την ισορροπία

στον πλανήτη. Στις μέρες μας υπάρχουν ενδείξεις ότι το διοξείδιο του άνθρακα απορροφά θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, ότι η συγκέντρωση του στον αέρα αυξάνεται τα τελευταία 150 έτη καθώς και ότι η μέση θερμοκρασία της Γης έχει διαφοροποιηθεί αισθητά. Χρησιμοποιώντας τη σύγχρονη γνώση, μπορεί εύκολα να γίνει κατανοητό ποια θα ήταν η συμβολή της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης-που πρακτικά αποτελείται από C02, στη διατήρηση μιας υψηλής τιμής μέσης θερμοκρασίας, περίπου στους 360 °C στον συγκεκριμένο πλανήτη. (Σίσκος, Π. 2011). Ωστόσο, πρέπει να αναφέρουμε και ένα άλλο φαινόμενο που είναι επίσης συνέπεια της καύσης των στερεών καυσίμων και πετρελαιοειδών και το οποίο δημιουργεί αντίθετα αποτελέσματα απ’ αυτά του θερμοκηπίου. Η ατμοσφαιρική καπνoμίχλη και η σωματιδιακή ύλη, προϊόντα και αυτά καύσης, μπορούν να προκαλέσουν ελαφρά ψύξη της ατμόσφαιρας λόγω παρεμπόδισης της ηλιακής ακτινοβολίας προς την Γη. Ποιος από τους δύο παράγοντες θα επικρατήσει είναι θέμα επιστημονικής αναζήτησης. Στις μέρες μας υπάρχει συστηματική παρακολούθηση των ατμοσφαιρικών επιπέδων του C02 σε παγκόσμια κλίμακα, και οι έως σήμερα, κυρίως ακαδημαϊκής φύσεως, συζητήσεις για τον περιορισμό των εκπομπών του, αρχίζουν να

παίρνουν μέρος σε τραπέζια διαπραγματεύσεων των χωρών μελών του ΟΗΕ με σκοπό την λήψη σοβαρών μέτρων. Από την άλλη πλευρά είναι γνωστή η σημασία του C02 για την ζωή σε αυτό τον πλανήτη. Τα φυτά χρειάζονται το C02 για την φωτοσύνθεση. Με άλλα λόγια ολόκληρη η τροφική

Σχήμα 2.2: Ένα μανιτάρι καπνού έκτασης πολλών τετραγωνικών χιλιομέτρων απλώνεται από την έκρηξη του ηφαιστείου Βelinda (Νήσοι Sandwich, κοντά στην Ανταρκτική) την 1η Οκτωβρίου του 2004. Οι ηφαιστειακές εκρήξεις προσθέτουν CO2 στην ατμόσφαιρα, συμμετέχοντας στο κύκλο του άνθρακα.

25

αλυσίδα από την οποία εξαρτάται ο άνθρωπος, βασίζεται σ' αυτό. Επίσης, αν και είναι προϊόν απόρριψης κατά την αναπνοή των ζώων, και συνεπώς τοξικό σε υψηλές συγκεντρώσεις, ένα ορισμένο ποσοστό του διεγείρει την αναπνοή. Το επίπεδο ασφάλειας για παρατεταμένη έκθεση του ανθρώπου σε C02, είναι 15 φορές μεγαλύτερο από τα σημερινά επίπεδά του στον ατμοσφαιρικό αέρα που δείχνονται στο σχήμα 4-4. Εντούτοις, παρατηρήστε στο σχήμα την συνεχώς αυξητική τάση του ατμοσφαιρικού C02 τα τελευταία 60 χρόνια. Το φυτικό βασίλειο δείχνει να ωφελείται με αυξήσεις του C02 και ορισμένοι το χρησιμοποιούν στα θερμοκήπια για να αυξήσουν την σοδειά τους. Φαίνεται λοιπόν να υπάρχουν και άμεσα οφέλη από την αύξηση του ατμοσφαιρικού C02, δεν θα πρέπει όμως να παρασυρόμαστε. Μια περαιτέρω ανύψωση της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη κατά 1-2 Κ εξαιτίας του φαινομένου του θερμοκηπίου, ενδέχεται να έχει τρομακτικές συνέπειες στο παγκόσμιο κλίμα. (Γεντεκάκης Ι. ,1999)

2.4.1.2 0 Κύκλος του Άνθρακα Ο κύκλος του άνθρακα μπορεί να χαρακτηρισθεί χωρίς αμφιβολία ο «τελειότερος» από τους βιογεωχημικούς κύκλους, χάρις στη μεγάλη ταχύτητα με την οποία μεταπίπτει από την ανόργανη κατάστασή του σε βιομόρια οργανισμών, διακινούμενος σε ολόκληρη τη βιόσφαιρα. Ο άνθρακας με τη μορφή τόσο του C02, όσο και με τη μορφή του μεθανίου (CH4), βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες στην ατμόσφαιρα. Παρά το γεγονός ότι η ατμόσφαιρα δύναται να χα-ρακτηριστεί ως “δεξαμενή άνθρακα”, ειδικότερα μετά το 1800 οπότε μεγάλες ποσότητες C02 διοχετεύονται σ’ αυτήν λόγω της αύξησης των βιομηχανικών δραστηριοτήτων, η αύξηση της ποσότητας του C02 στην ατμόσφαιρα είναι σχετικά μικρότερη της παραγόμενης από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι ωκεανοί δεσμεύουν μεγάλες ποσότητες C02. Στους ωκεανούς το C02 μετατρέπεται σε ανθρακικά ιόντα τα οποία αντιδρούν με τα πυριτικά άλατα των πετρωμάτων και δημιουργούν ανθρακικό ασβέστιο. Τα όστρακα, οι κοραλλιογενείς σχηματισμοί και οι σκελετοί των περισσοτέρων θαλάσσιων οργανισμών δομούνται από αυτό το ανθρακικό ασβέστιο, ένα μέρος δε αυτού επιστρέφει στην ατμόσφαιρα μέσω των ηφαιστειακών δραστηριοτήτων. (Γεντεκάκης,1999).

To C02 διαχέεται μεταξύ αέρα και νερού με κατεύθυνση που καθορίζεται από τη σχετική πυκνότητα. Εισέρχεται επίσης στο νερό με τη βροχή, η οποία περιέχει 0,3 cm3 C02/lt. Ο άνθρακας με τη μορφή του CH4 στην ατμόσφαιρα, αυξάνεται ετήσια με ρυθμό περίπου 1%, έχει δε ήδη διπλασιαστεί από τον 17ο αιώνα. Οι κυριότερες πηγές CH4 έχουν βιολογική προέλευση: ορυζώνες, αγροτική εκμετάλλευση στις τροπικές κυρίως περιοχές, καύση βιομάζας, σήψη οργανικών αποβλήτων στις χωματερές, αερισμός των ανθρακωρυχείων, αναθυμιάσεις από τις δεξαμενές πετρελαίου, κ.ά.

Το Γεωχημικό τμήμα του κύκλου του άνθρακα αποθηκεύει άνθρακα για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Υπάρχουν δυο κύριες αποθήκες. Το νερό των ωκεανών (στοιβάδα βάθους) που εκτιμάται ότι περιέχει 38,000 δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα και τα πετρώματα που συγκρατούν περίπου 150 δισεκατομμύρια τόνους. Ο άνθρακας από αυτό το τμήμα μετακινείται στο Βιολογικό τμήμα του κύκλου όταν τα βαθιά ωκεάνια ρεύματα ανέρχονται στην επιφάνεια, μετά από εκατοντάδες ή και χιλιάδες χρόνια.

Μια άλλη σπουδαία δεξαμενή άνθρακα είναι ο δεσμευμένος άνθρακας στα πετρώματα και τα καύσιμα που απαντάται στους εδαφικούς ορίζοντες (πετρώματα). Η ποσότητα αυτού του άνθρακα εκτιμάται σε 1500 δισεκατομμύρια τόνους, περίπου διπλάσια αυτής που συγκρατείται από το φυτικό βασίλειο. Ο άνθρακας αυτός ανταλλάσσεται με τις άλλες αποθήκες σε σημαντικά αργό ρυθμό. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι μέρος του οργανικού άνθρακα μένει έξω από τον κύκλο για χιλιάδες χρόνια. Είναι ο άνθρακας που συσσωματώνεται στο φλοιό της Γης από βιομάζα χερσαίων ή υδρόβιων οργανισμών που πέθαναν και εγκλωβίστηκαν σε κάποιο βάθος εντός του γήινου φλοιού με τη μορφή του

26

κάρβουνου, του αερίου, των λιθανθράκων, του ασβεστόλιθου και των κοραλλιογενών υφάλων. Έτσι προέκυψαν, κάτω από υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, ο λιγνίτης, το πετρέλαιο και το γαιαέριο, που αποτελούν τις κυριότερες καύσιμες ύλες. Εξεταζόμενα δε ως σύνολο αποτελούν και την κυριότερη ενεργειακή πηγή για την ανθρωπότητα σήμερα. Η καύση τους απελευθερώνει σημαντικές ποσότητες CΟ2. Μέρος του CΟ2 αποδεσμεύεται από τους ασβεστόλιθους μέσω της παρατηρούμενης αποσάθρωσης και της ηφαιστειακής δράσης. ( Web 25).

Αυτές οι ποσότητες είχαν αποσυρθεί από την ατμόσφαιρα για εκατομμύρια χρόνια και η απελευθέρωσή τους προκαλεί τις ανησυχίες για το φαινόμενο θερμοκηπίου. Σήμερα με βιομηχανικές μεθόδους εξορύσσονται μεγάλες ποσότητες του ορυκτού άνθρακα της Γης, πολύ πιο γρήγορα από ότι είχαν αποτεθεί και καίγονται 6 δισεκατομμύρια τόνοι ετησίως, γεγονός το οποίο προκαλεί αύξηση της ποσότητας του ατμοσφαιρικού C02 σε επικίνδυνα επίπεδα.

Ο άνθρακας με τη μορφή του C02 και του CH4 αποτελεί τον σημαντικότερο παράγοντα δημιουργίας του φαινομένου του θερμοκηπίου. Παρά το γεγονός ότι είναι πολύ δύσκολο να καθοριστεί με ακρίβεια η συμβολή κάθε αερίου στην εμφάνιση και εξέλιξη του φαινομένου του θερμοκηπίου, αφού οι αντίστοιχες ποσότητες ποικίλουν ανάλογα με τη θερμοκρασία, είναι αποδεκτό από την επιστημονική κοινότητα ότι ένας διπλασιασμός των ενώσεων του άνθρακα στην ατμόσφαιρα θα προκαλούσε αύξηση της γήινης θερμοκρασίας της τάξης του 1 - 2 °C. Οι συνέπειες μιας τέτοιας αύξησης θα είναι:

αποδέσμευση στην ατμόσφαιρα των μεγάλων ποσοτήτων του συσσωρευμένου στο υπέδαφος της τούνδρας, CH4, με αποτέλεσμα νέα αύξηση της ατμοσφαιρικής θερμοκρασίας, αυξημένη πιθανότητα να λιώσουν μεγάλα τμήματα των πάγων στους πόλους, να καταστεί επισφαλής η ανθρώπινη επιβίωση. Σχήμα 2.2 (Παράρτημα 1 στο τέλος): Ο κύκλος του άνθρακα στο γήινο οικοσύστημα. Οι αβιοτικές πλανητικές ανταλλαγές ανάμεσα στην ατμόσφαιρα, την υδρόσφαιρα και το υπέδαφος παρατίθενται δεξιά, ενώ αυτές στις οποίες συμμετέχει η έμβια ζωή αριστερά. Η ροή των στοιχείων του σχήματος ορίζεται επιπρόσθετα και από τον άξονα δεξαμενή ανταλλαγής - δεξαμενή αποθήκευσης. Στη συγκεκριμένη περίπτωση το ρόλο της δεξαμενής ανταλλαγής έχει συνολικά η βιόσφαιρα (η ατμόσφαιρα, η υδρόσφαιρα και η έμβια ζωή που φιλοξενούν), ενώ το ρόλο της δεξαμενής αποθήκευσης (του αβιοτικού δηλαδή στοιχείου που κινείται αργά και είναι απρόσιτο στους οργανισμούς) έχει το υπέδαφος. (Σκορδούλης, Κ. & Σωτηράκου, 2005)

Το Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO) 2.4.2

Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο, άγευστο ελάχιστα διαλυτό στο νερό, ελαφρύτερο του αέρα και αναφλέξιμο. Είναι ο πλέον ευρέως διαδεδομένος από τους μαζικότερα παραγόμενος ρύπους. Υπολογίζεται ότι 102 εκατομμύρια τόνοι παρήχθησαν στις Ηνωμένες Πολιτείες μονάχα το 1968 που ισούται με το άθροισμα όλων των άλλων ρύπων που παρήχθησαν εκείνη την χρονιά. Περίπου οι 60 εκατομμύρια τόνοι από αυτό το ποσό προέρχονται από τα οχήματα. (WEB 25) Πηγές Κυριότερες πηγές προέλευσης του μονοξειδίου του άνθρακα είναι οι εξατμίσεις αυτοκινήτων, ιδιαίτερα σε κλειστούς χώρους στάθμευσης ή κατά μήκος δρόμων σε περίοδο κυκλοφοριακής αιχμής, και οι εξατμίσεις πάσης φύσεως μηχανών όταν συντελείται ατελής καύση. Άλλες πηγές είναι το καψάλισμα των χωραφιών και η καύση ελαστικών σε

27

ανοικτούς χώρους. Γενικά στις αστικές περιοχές η κύρια ποσότητα του CO προέρχεται από την ατελή καύση των υδρογονανθράκων που χρησιμοποιούνται ως καύσιμα στα αυτοκίνητα σε ποσοστό περίπου 71 % (βλέπε πίνακα 1 -1), ενώ κατά κάποιο μικρότερο ποσοστό συνεισφέρουν και οι μονάδες θέρμανσης, οι βιομηχανικές κατεργασίες και η καύση των στερεών αποβλήτων. Αυτή η ατελής καύση συμβαίνει όταν υπάρχει ανεπαρκής ποσότητα οξυγόνου ή χρόνου για την πλήρη μετατροπή των υδρογονανθράκων και ανθράκων σε C02 (πλήρης καύση). Στις μηχανές εσωτερικής καύσης, χρησιμοποιείται σαν εργαζόμενο μέσο, δηλαδή σαν ουσία που υποβάλλεται στις αναγκαίες για τη λειτουργία αλλαγές καταστάσεως, ο ατμοσφαιρικός αέρας και η λειτουργία τους βασίζεται στην σχεδόν στιγμιαία καύση ενός μίγματος καυσίμου με αέρα. Με την καύση των καυσίμων μέσα στον κύλινδρο της μηχανής δημιουργούνται τα καυσαέρια, που έχουν υψηλή θερμοκρασία, πίεση και δρουν πάνω στο έμβολο. (Μπουρναζάκης, Κ., 2011) Η παραγωγή CO, αντί για CΟ2, κατά τις καύσεις έχει επίσης ως αποτέλεσμα την απώλεια των 2/3 της διαθέσιμης θερμικής ενέργειας. Αν και οι οικιακές μονάδες θέρμανσης παράγουν συγκριτικά περισσότερο CO ανά ποσότητα καταναλισκόμενου καυσίμου, αλλά εντούτοις όλες οι στάσιμες πηγές καύσης προσθέτουν μόνο κατά -10 % στο συνολικό CO που παράγεται. Η παγκόσμια έκλυση CO την προηγούμενη δεκαετία ανερχόταν σε περίπου 300 εκατομμύρια τόνους/ημέρα, αποκλειστικά σχεδόν παραγόμενη στο βόρειο ημισφαίριο. ( Γεντεκάκης,1999)

2.4.2.1 Φυσικές πηγές παραγωγής του CO. To CO παράγεται και με φυσικές (χωρίς την παρέμβαση του ανθρώπου) διαδικασίες. Η πιο σπουδαία, με φυσικό τρόπο, παραγωγή CO είναι η οξείδωση του ατμοσφαιρικού μεθανίου. Το μεθάνιο παράγεται από την αποσύνθεση οργανικής ύλης που συντελείται από αναερόβιους οργανισμούς. Η οξείδωση του μεθανίου ξεκινά με υδροξυλικές ρίζες, των οποίων ένας τρόπος παραγωγής είναι κατά την αντίδραση ατομικού οξυγόνου (σχηματίζεται κατά την φωτοχημική αποσύνθεση του όζοντος) με υδρατμούς σύμφωνα με τις παρακάτω αντιδράσεις:

03 + hv —> 02 +0. (2-4)

Ο + Η20 —> 20Η (2-5) Η ατμοσφαιρική οξείδωση του CH4 ως ένα πιθανός μηχανισμός παραγωγής CO μπορεί να περιγραφεί από την παρακάτω αλληλουχία αντιδράσεων: CH4 + OH —> CH3 + H20 (2-6) CH3· + 02 + M —> CH302 + M (2-7)

Συνολικά:CH4 + OH - CH302 + H20 (2-8) Οι μεθυλο-υπεροξειδικές ρίζες, μπορούν τώρα σε συνθήκες τροπόσφαιρας να αντιδράσουν με NO, Ν02 και ρίζες Η02 ή άλλες οργανικές υπεροξειδικές ρίζες (R02 ). Από αυτές τις αλληλεπιδράσεις σπουδαιότερες εμφανίζονται αυτές με τα NO και Η02: CH3Ο2

. + NO —> CH3Ο. + ΝΟ2 (2-9) CH3O2 +HO2 —> CH3ΟΟH + 02 ( 2 - 1 0 ) Σ' αυτό το στάδιο δεν πρέπει να παραλειφθούν αντιδράσεις όπως: CH3Ο2

.+ Ν02 + Μ —> CH3ΟΟNΟ2 + Μ (2-11) καθώς και η αλληλεπίδραση του Η02 με ΝΟ που θα ξαναδημιουργήσει ρίζες ΟΗ:

28

ΗΟ2. + NO —> ΟΗ + Ν02 (2-12)

Οι ρίζες CH30· αντιδρούν ακολούθως με Ο2 για να σχηματίσουν φορμαλδεΰδη ενώ το CH3OOH υφίσταται φωτοδιάσπαση ή αντιδρά με ρίζα ΟΗ, και το τελικό τους προϊόν διασπάται ταχύτατα για σχηματισμό HCHO (φορμαλδεΰδης) και ριζών ΟΗ: CH2OOH —> HCHO + ΟΗ (2-17) Δεν θα πρέπει στον συνολικό κύκλο των αντιδράσεων να αγνοήσουμε και τον σχηματισμό νιτρικού οξέος και υπεροξειδίου του υδρογόνου: ΟΗ + ΝΟ + Μ —> ΗΝΟ3 + Μ (2-18) 2ΗΟ2 —> Η2Ο2 + Ο2 (2-19) Το Η202 είναι το κυριότερο οξειδωτικό μέσο που παρατηρείται στα νέφη, την ομίχλη και την βροχή. Στην αέρια φάση μπορεί να φωτολυθεί ή να αντιδράσει ως: Η202 + hv —> 20Η (2-20) Η2Ο2 + ΟΗ —> Η20 + Η02 (2-21) Τελικά το CO θα παραχθεί από την φωτόλυση της σχηματιζόμενης φορμαλδεΰδης, ή και από την αντίδρασή της με ρίζες υδροξυλίου, το οποίο αν και αρκετά σταθερό, δεν αποκλείεται, κάτω από την ύπαρξη ισχυρών οξειδωτικών (όπως π.χ. το ΟΗ) να οξειδωθεί περαιτέρω προς C02:

CO + ΗΟ• —> Η•+ CΟ2 (2-22)

Η τελευταία αντίδραση (2-22) είναι αυτή που σχετίζεται με το φυσικό μηχανισμό παραγωγής CΟ2. Η αλληλουχία αυτών των πολυπληθών αντιδράσεων που αναφέρθηκαν παραπάνω περιγράφεται συνοπτικά στο παρακάτω σχήμα:

Σχήμα2.3 : Αλληλουχία αντιδράσεων κατά την ατμοσφαιρική οξείδωση του CH4.

Όταν τα επίπεδα των ΝΟΧ είναι υψηλά, υπερισχύουν οι αντιδράσεις των ριζών Η02 και CH302

29

με το NO, και η οξείδωση του CH4 μπορεί τότε να περιγράφει από την παρακάτω απλούστερη αλληλουχία: CH4 + OH —> CH3Ο2

· + Η2Ο CH3Ο2· + NO —> CH3 Ο + ΝΟ2 CH3Ο + Ο2—>HCHO + ΗΟ2

· ΗΟ2· + NO —>ΟΗ + ΝΟ2 2ΝΟ2 + hv —> NO + Ο 20 + 02 + Μ —> Ο3 + Μ . Συνολικά: CH4 + 4Ο2 +2 hv —> HCHO + 2 Ο3 + Η2 Ο (2-25) Βλέπουμε δηλαδή ότι κάθε κύκλος ολοκλήρωσης του παραπάνω μηχανισμού οδηγεί στον εμπλουτισμό της τροπόσφαιρας και με δύο μόρια όζοντος.

Η ατμοσφαιρική οξείδωση του CH4 ευθύνεται για την παραγωγή του 80% του CO που βρίσκεται στις μη κατοικημένες περιοχές. Η συγκέντρωση του CO στον ατμοσφαιρικό αέρα των πόλεων είναι 5-15 ppm (vol) κατά μέσο ετήσιο ποσοστό, ενώ μακριά από αυτές είναι μόλις 0,1 ppm. Τα επίπεδα αυτά μπορούν να φθάσουν μέχρι και 50ppm σε μεγαλουπόλεις, και μπορεί να αυξηθούν μέχρι και 140 ppm για μικρό χρονικό διάστημα έντονου κυκλοφοριακού προβλήματος.

Μια δεύτερη φυσική πηγή CO έχει βρεθεί ότι είναι η επιφάνεια των ωκεανών. Δείγματα από ύδατα της επιφάνειας των ωκεανών σε σύγκριση με την μερική πίεση του CO που επικρατούσε ακριβώς πάνω από αυτά τα ύδατα, έδειξαν μια συγκέντρωση CO ενενήντα φορές μεγαλύτερη από αυτή της ισορροπίας. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει μια συνεχή μεταφορά μάζας CO από τον ωκεανό προς την ατμόσφαιρα. Ο βαθμός υπερκορεσμού του CO στα επιφανειακά αυτά στρώματα αυξάνεται με την παρουσία ηλιακού φωτός. Ο μηχανισμός του παρατηρούμενου φαινομένου δεν είναι γνωστός. Μπορεί όμως να υποτεθεί ότι συμβαίνει δια μέσου φωτοχημικής οξείδωσης της θαλάσσιας οργανικής ύλης είτε δια μέσου βιολογικής οξείδωσης από θαλάσσιους οργανισμούς. Η έκλυση CO από την παρακάνω περιγραφείσα πηγή, μαζί με αυτή της αποσύνθεσης της χλωροφύλλης, δηλαδή,

CO (ωκεανοί) —> CO (ατμόσφαιρα) (2-26) χλωροφύλλη (διάσπαση) —> CO + άλλα προϊόντα (2-27) αποτελούν περίπου το 12% της συνολικής έκλυσης CO στην ατμόσφαιρα. Φυσικές

πηγές παραγωγής CO είναι επίσης τα ηφαίστεια και οι δασικές πυρκαγιές. Είναι σαφές ότι κάθε χημική ένωση που εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα τελικά

απομακρύνεται πάλι ώστε να μιλάμε για το κύκλο αυτής της χημικής ένωσης. Εδώ περιγράφεται ο κύκλος του άνθρακα που αναφέρθηκε επιγραμματικά παραπάνω. (Λαζαρίδης Μ. ,2005).

2.4.2.2 Απομάκρυνση του CO με φυσικούς μηχανισμούς. Ο χρόνος παραμονής του CO στην ατμόσφαιρα δεν ξεπερνά τους 4 μήνες περίπου. Για να δικαιολογηθεί ένας τόσο μικρός χρόνος παραμονής σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις (0.1 -0.2 ppm, μακριά από πόλεις), πρέπει να υποθέσουμε μια μεγάλη ταχύτητα καταστροφής του ρύπου αυτού. Οι μετρήσεις δείχνουν ότι η κύρια καταστροφή του CO επέρχεται στα κατώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας. Ο επικρατέστερος μηχανισμός για την εξήγηση αυτής της καταστροφής είναι ο ακόλουθος: CO + O H — > CΟ2 + Η.

Το CO αντιδρά με ρίζες υδροξυλίου που προέρχονται από τις αντιδράσεις (2-5), (2-12),

30

(2-14) και (2-20) καθώς και από την φωτόλυση του Η20 και μετατρέπεται σε CΟ2. Με τον

ίδιο μηχανισμό καταστρέφεται το CO και στην τροπόσφαιρα, ενώ στην επιφάνεια της Γης

καταστρέφεται με βιολογικούς μηχανισμούς. Σε αποστειρωμένα εδάφη δεν

πραγματοποιείται καταστροφή του CO. Έτσι είναι βέβαιο ότι η καταστροφή του βάσει των

δύο τελευταίων αντιδράσεων γίνεται διαμέσου βακτηρίων. Πρέπει εδώ να σχολιαστεί ότι η

έλλειψη εδάφους στις μεγαλουπόλεις συντελεί στην περιορισμένη απομάκρυνση του CO σε

αυτές.

2.4.2.3 Επιδράσεις Το μονοξείδιο του άνθρακα ανταγωνίζεται έντονα την δέσμευση του οξυγόνου από

την αιμοσφαιρίνη του αίματος, (τον μεταφορέα δηλαδή του οξυγόνου στους ιστούς ενός

οργανισμού) δημιουργώντας Καρβοξυαιμοσφαιρίνη ή ανθρακυλαιμοσφαιρίνη, (COHb) και

μειώνοντας την ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο σε βασικούς ιστούς του

οργανισμού, επιδρώντας κυρίως στο καρδιοαγγειακό και νευρικό σύστημα.

Υψηλές συγκεντρώσεις μονοξειδίου του άνθρακα προκαλούν ζαλάδες,

πονοκεφάλους και κόπωση. Η τοξική δράση του CO σχετίζεται με το αναπνευστικό

σύστημα. Η δηλητηρίαση με μονοξείδιο του άνθρακα (CO) από εισπνοή αερίων ατελούς

καύσης οργανικών ουσιών σε κλειστούς ή κακά αεριζόμενους χώρους, δημιουργεί

αυξημένα ποσά COHb στο αίμα. Στον καθαρό αέρα το αίμα του ανθρώπου αναπτύσσει μια

ποσότητα καρβοξυαιμοσφαιρίνης της τάξης του 0.5%, οι καπνιστές έχουν επίπεδα της τάξης

του 5-10 % ενώ οι μηχανικοί των συνεργείων και οι τροχονόμοι μπορούν να φτάσουν ως και

18 %, επίπεδα που προκαλούν βλάβη στην υγεία, τουλάχιστον σύμφωνα με τα όρια που

δίδονται στα "Κριτήρια Ποιότητας του Αέρα". Οι άνθρωποι που καπνίζουν βρίσκονται σε

μια συνεχή υψηλή έκθεση σε CO. Ο καπνός του τσιγάρου, που περιέχει περίπου 400 ppm

CO, εισπνέεται κατ' εξακολούθηση στην διάρκεια των 5 λεπτών που διαρκεί ένα τσιγάρο,

ενώ ο κύκλος επαναλαμβάνεται αρκετές φορές την ημέρα.

Τα "Κριτήρια Ποιότητας του Αέρα" αναφέρουν για το CO: “Μια έκθεση 8 ή περισσοτέρων ωρών, σε μια συγκέντρωση CO 12 έως 17mg/m5 (10 έως 15

ppm) θα προξενήσει στο αίμα, την εμφάνιση της ουσίας καρβοξυαιμοσφαιρίνη στα επίπεδα των 2.0 με 2.5% σε μη καπνιστές. Αυτό το επίπεδο καρβοξυαιμοσφαιρίνης στο αίμα έχει συνδυαστεί με την εμφάνιση κακής υγείας όπως την εκδήλωση ελαττωμένης διακριτικής ικανότητας ανά χρονικά διαστήματα. Στοιχεία επίσης δείχνουν ότι μια έκθεση 8 ή περισ-σοτέρων ωρών σε μια συγκέντρωση 35mg/m3 (30ppm) CO, θα προξενήσει την εμφάνιση της ουσίας καρβοξυαιμοσφαιρίνης στο αίμα στα επίπεδα του 5% περίπου, για μη καπνιστές. Το επίπεδο πλέον αυτό είναι επικίνδυνο και συνδέεται με διάφορες εκδηλώσεις κακής υγείας, όπως ελαττωμένη δυνατότητα εκτέλεσης βασικών ψυχοκινητικών τεστ, επιδράσεις στο κεντρικό νευρικό σύστημα, κτλ. ” Αποτελέσματα ασθενειών από ρύπανση CO είναι υπερβολικά δύσκολο να καταγραφούν και έτσι έχουμε ανεπαρκή στοιχεία για να προσδιορίσουμε ασφαλή όρια. Ωστόσο υπάρχουν επιδημιολογικά στοιχεία τα οποία δείχνουν μια συσχέτιση ανάμεσα στους αυξανόμενους ρυθμούς θνησιμότητας σε άτομα που είναι στο νοσοκομείο και πάσχουν από έμφραγμα του μυοκαρδίου και στην έκθεση σε συγκέντρωση CO μέσων εβδομαδιαίων τιμών μεταξύ 9 με 16mg/m3 (8 με 14ppm). Εάν βασιστούμε σε αυτά τα νούμερα είναι άμεσα αντιληπτό ότι απαιτείται δραστική μείωση των εκπομπών του CO από τα αυτοκίνητα στο κοντινό μέλλον, και μακροπρόθεσμα η πλήρης κατάργηση των μηχανών εσωτερικής καύσης. (Γεντεκάκης,Ι., 1999) Η σημαντικότερη διαταραχή της δηλητηρίασης με CO είναι η ιστική υποξία που

οφείλεται:

31

1. Στην συνάφεια του μονοξειδίου (CO) προς την αιμοσφαιρίνη (200-300 φορές μεγαλύτερη από του O2. 2. Στην σύνδεση του με την μυοσφαιρίνη 60 φορές από του οξυγόνου. 3. Στην σύνδεση και αδρανοποίηση της κυτοχρωμικής οξειδάσης του ενζύμου που επιτρέπει στα κύτταρα να χρησιμοποιούν το οξυγόνο (Καταστροφή νευρώνων). 4. Στην μειωμένη απελευθέρωση οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη στους ιστούς , λόγω μετάθεσης της καμπύλης της οξυαιμοσφαιρίνης προς τα αριστερά. Η τοξικότητα του CO - Δηλητηρίαση με CO (ανθρακυλαιμοσφαιρίνη - ( COHb )

Τουλάχιστον σε πειραματόζωα έχει αποδειχθεί ότι προκαλείται καταστολή του μυοκαρδίου και υπόταση.

Ασθενείς με καρδιαγγειακή νόσο συνήθως εμφανίζουν δυσρρυθμίες και ισχαιμικά επεισόδια όταν εκτεθούν στο μονοξείδιο

Η αδρανοποίηση του κυτοχρώματος αποτελεί μια απαρχή διεργασιών που

οδηγούν σε ισχαιμική βλάβη και αργό θάνατο των νευρώνων.

Συνθήκες υποξίας ή υπότασης επιβαρύνουν τη δράση που έχει το CO στην οξειδάση του κυτοχρώματος.

Υγιή άτομα εκτεθειμένα σε ψηλά επίπεδα, μπορεί να υποστούν προσωρινή μείωση της πνευματική τους διαύγειας καθώς και της όρασης τους. Μελέτες σχετικές με τις επιπτώσεις του CO στην βλάστηση, στα υλικά κτλ, δεν αποδεικνύουν μέχρι τώρα κάποια συσχέτιση.(Web 23) Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων, τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους όπου παρατηρείται η αύξηση, στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό.

Οι Υδρογονάνθρακες (HCs). 2.4.3 Η τάξη των ατμοσφαιρικών ρύπων, γνωστή ως υδρογονάνθρακες (HCs), περι-

λαμβάνει όλες τις ενώσεις που αποτελούνται από υδρογόνο και άνθρακα, εκτός από τα οξείδια του άνθρακα, τα καρβίδια και τα ανθρακικά άλατα. (Γεντεκάκης,Ι., 1999)

Όλοι οι υδρογονάνθρακες στην ατμόσφαιρα θεωρούνται πτητικές οργανικές ενώσεις και δεν λογίζονται στο σύνολο τους ως ρύποι, παρόλο που κάποια συγκεκριμένα συστατικά τους χαρακτηρίζονται ως τοξικά. Οι περισσότεροι υδρογονάνθρακες δεν είναι τοξικοί σε χαμηλές συγκεντρώσεις ενώ ορισμένες ενώσεις είναι καρκινογενείς ή ύποπτες ως καρκινογόνες (ιδιαίτερα το βενζόλιο). Η σημασία τους προκύπτει από τη συμμετοχή τους στο σχηματισμό όζοντος , φορμαλδεΰδης, ακρολεΐνης και άλλων φωτοχημικών οξειδωτικών επομένως οι υδρογονάνθρακες συμμετέχουν στη φωτοχημική ρύπανση, και στο σχηματισμό φωτοχημικού νέφους. Στην ίδια κατηγορία περιλαμβάνονται και οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες, όπως το βενζόλιο και το βενζοπυρένιο, που παρουσιάζουν καρκινογόνο δράση. Συμφωνα με εκτιμήσεις οι κινητήρες diesel συμβάλλουν μόνο στο 5% των συνολικών εκπομπών πτητικών οργανικών ενώσεων που προέρχονται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. (Ζάννης, Θεόδωρος, Κ. , 2006).

Οι υδρογονάνθρακες σχηματίζονται κατά τις ατελείς καύσεις των υγρών καυσίμων (πετρέλαιο-βενζίνα), καθώς και ως προϊόντα του δευτερογενούς μεταβολισμού των μικροβίων στη διάρκεια της αποικοδόμησης της οργανικής ύλης. Υπάρχει μεγάλος αριθμός υδρογονανθράκων στην ατμόσφαιρα και ιδιαίτερα στις αστικές περιοχές, με αποτέλεσμα να υπερισχύουν οι χημικές αντιδράσεις των βιογενών και ανθρωπογενών υδρογονανθράκων και των οξειδίων του αζώτου σε σχέση με την οξείδωση του μεθανίου(Web 30).

Τα επίπεδα συγκέντρωσης του μεθανίου (CH4) σε μη αστικές περιοχές εκτιμώνται

32

από 0.7 έως 1.0 mg/m3 (1.0 έως 1.5ppm). Για άλλους υδρογονάνθρακες οι εκτιμούμενες τιμές είναι μικρότερες από O.1 ppm για τον καθένα. Πηγές των ατμοσφαιρικών υδρογονανθράκων είναι κυρίως οι ατελείς καύσεις των πτητικών καυσίμων και η χρήση οργανικών ως χημικά αντιδραστήρια. Έχει υπολογιστεί μια ετήσια εκπομπή CH4 από φυσικές πηγές, της τάξης των 16x108 τόνους/ έτος και μια εκπομπή της τάξης των 1,7 x 108 τόνους/έτος σε τερπένια. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες προσθέτουν υδρογονάνθρακες στην ατμόσφαιρα περίπου 1x108 τόνους/έτος, με κύριο συστατικό το μεθάνιο (έως 90%). Το υπόλοιπο 10% αφορά μια μεγάλη ποικιλία υδρογονανθράκων προερχόμενες από τα πετρέλαια και τις διάφορες χρήσεις τους, από εξατμίσεις διαλυτών, από αποτεφρώσεις, κτλ. (Γεντεκάκης,Ι., 1999)

Οι εκπομπές ακαύστων υδρογονανθράκων από κινητήρες diesel αποτελούν συνέπεια της ατελούς καύσης του καυσίμου υδρογονάνθρακα. Υφίστανται κυρίως εξαιτίας του εγκλωβισμού του καυσίμου και του λιπαντικού στα διάκενα μεταξύ εμβόλου και τοιχωμάτων του κυλίνδρου, τα οποία εμποδίζουν την ικανοποιητική ανάμιξη με το αέρα ώστε να υπάρξει πλήρης καύση. Υπό κάποιες συνθήκες ψυχρής εκκίνησης, οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες που σχετίζονται με το καύσιμο εκπέμπονται ως ομίχλη υγρών άκαυστων σωματιδίων καυσίμου (¨λευκός καπνός¨). Οι κυριότερες αιτίες εκπομπών υδρογονανθράκων, για κανονικές συνθήκες λειτουργίας ενός κινητήρα Diesel, είναι το φαινόμενο της υπερανάμειξης κατά τη διάρκεια της καθυστέρησης ανάφλεξης και η υποαναμειξιμότητα. (Ρακόπουλος, Κων., Χουντάλας, Θ., 1998).

Δεδομένου ότι το μεθάνιο ουσιαστικά δεν συμμετέχει σε φωτοχημικές αντι-δράσεις, έχει καθιερωθεί ένας διαχωρισμός των υδρογονανθράκων της ατμόσφαιρας σε δυο κατηγορίες:

α) το μεθάνιο, και β) όλους τους υπόλοιπους υδρογονάνθρακες, που τους ονομάζουμε μάλιστα

πτητικές οργανικές ενώσεις (Volatile Organic Compounds, σε συντομογραφία VOCs). Ένας ορισμός που φαίνεται ποιο σαφής είναι αυτός που προέρχεται από τον

Οργανισμό Περιβαλλοντικής Προστασίας της Αμερικής (Environmental Protection Agency, ΕΡΑ), ο οποίος χαρακτηρίζει ως VOCs κάθε πτητική οργανική ένωση η οποία όταν εισέλθει στην ατμόσφαιρα μπορεί να παραμείνει σε αυτή τόσο χρονικό διάστημα όσο απαιτείται για να πάρει μέρος σε φωτοχημικές αντιδράσεις. Οι ενώσεις που ανήκουν στην κατηγορία των VOCs πρέπει να είναι πτητικές στην συνήθη θερμοκρασία. Να εμφανίζουν δηλαδή μια τάση ατμών εν γένει μεγαλύτερη από 0.1 mmHg στις κανονικές ατμοσφαιρικές συνθήκες (20°C, και πίεση 760 mmHg).

Τα "Κριτήρια Ποιότητας του Αέρα" για τους υδρογονάνθρακες αφορούν κυρίως αέριους υδρογονάνθρακες και ασφαλώς τα προϊόντα οξείδωσης τους, ειδικά τις αλδεΰδες, οι οποίες συνδέονται με την φωτοχημική ρύπανση.

Κριτήρια για υδρογονάνθρακες, ειδικά για πολυκυκλικούς αρωματικούς, εκδόθηκαν το 1971, εφόσον αυτή η κατηγορία αποδείχθηκε να συμβάλει ή και να προκαλεί την ανάπτυξη καρκίνου των πνευμόνων. Ο πρώτος, της κατηγορίας αυτής, υδρογο-νάνθρακας ο οποίος μάλιστα είναι πολύ τοξικός είναι το βενζόλιο. (Γεντεκάκης,Ι., 1999)

Οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ) είναι συνηθισμένα προϊόντα πυρόλυσης οργανικής ύλης και έτσι συναντώνται ευρύτατα στο ανθρώπινο περιβάλλον. Προέρχονται κυρίως από τις μηχανές εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων, την καταλυτική διάσπαση του πετρελαίου, από ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς που λειτουργούν με καύση μαζούτ, την παραγωγή κωκ κτλ. Κατόπιν, απορροφούμενοι από αιωρούμενη σωματιδιακή ύλη, παραμένουν στα χαμηλά στρώματα της ατμόσφαιρας για μια περίοδο που ποικίλει από λίγες μέρες μέχρι 2-3 εβδομάδες. Ο χρόνος αυτός είναι ικανός για την μεταφορά και τον διασκορπισμό τους σε μεγάλη κλίμακα (περιφερειακή, διηπειρωτική). Με την βοήθεια της βροχής μεταφέρονται και στο υδάτινο περιβάλλον, όπου είναι δυνατόν να συσσωρευτούν στους πυθμένες των υδάτινων όγκων, με αποτέλεσμα σοβαρές επιδράσεις

33

στην υδρόβια ζωή. Άμεσοι αποδέκτες αυτών, με συνέπειες στην υγεία, είναι ο άνθρωπος και κάθε οργανισμός που αναπνέει. Στην ατμόσφαιρα υπάρχει μια τάση ελάττωσης της συγκέντρωσής τους διαμέσου φωτοχημικών ή και καταλυτικών μηχανισμών σε αντιδράσεις με όζον, οξυγόνο ή ρίζες υδροξυλίου. (Γεντεκάκης,Ι., 1999)

Από πειράματα σε ζώα είναι γνωστό εδώ και πολλές δεκαετίες ότι ορισμένοι ΠΑΥ είναι ισχυρά μεταλλαξιογόνοι και καρκινογόνοι.

Οι ΠΑΥ αποτελούνται από συναθροίσεις βενζολικών δακτυλίων ή σε μερικές περιπτώσεις και από άλλα υδρογονανθρακικά τμήματα. Αντίθετα με ότι συμβαίνει στο μόριο του βενζολίου, οι διάφορες θέσεις του άνθρακα σ' αυτούς δεν είναι ισοδύναμες και διαφέρουν σημαντικά σε ότι αφορά τις δυνατές χημικές αντιδράσεις. Οι διάφορες ομάδες που προστίθενται στο μόριο δίνουν στους ΠΑΥ τη δυνατότητα συμμετοχής σε ποικιλία χημικών αντιδράσεων. Μερικοί σημαντικοί πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι το πυρένιο, το ανθρακένιο, το βενζο(α ή ε)πυρένιο, το βενζο(α)ανθρακένιο, το 3-μεθυ-χιλανθρένιο, βενζοφθορανθένιο, χρυσένιο, φθορανθένιο κτλ.

Παρουσιάζονται ως ανενεργές σχετικά ενώσεις οι οποίες για να εκδηλώσουν τις βιολογικές τους δράσεις πρέπει πρώτα να υποστούν ορισμένες αλλαγές στην χημική τους δομή, ως μία μεταβολική ενεργοποίηση. Μεταβολίτες των ΠΑΥ μπορούν να αντιδράσουν με το DNA και το RNA σχηματίζοντας διάφορα πρωτεϊνικά σύμπλοκα, τα οποία είναι δυνατόν να προκαλέσουν κυτταροτοξικότητα, μεταλλαξιγένεση και μετασχηματισμό των κυττάρων. Αυτή η ομοιοπολική πρόσδεση των ΠΑΥ με τις πρωτεΐνες του κυττάρου αποτελεί την εκκίνηση της διαδικασίας καρκινογένεσης. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας και ο Οργανισμός Περιβαλλοντικής Προστασίας της Αμερικής (ΕΡΑ) θεωρούν πως ο κίνδυνος που προέρχεται από την χρόνια έκθεση του γενικού πληθυσμού σε αυτές τις ενώσεις (έντονη μεταλλαξιγόνος και σε πολλές περιπτώσεις καρκινογόνος δράση) είναι εξαιρετικά μεγάλος και ως εκ τούτου λαμβάνονται πλέον εντατικά μέτρα.

Στα “Κριτήρια Ποιότητας του Αέρα” αναφέρεται συγκεκριμένα η σπουδαιότητα της συνεισφοράς των υδρογονανθράκων στην δημιουργία του φωτοχημικού νέφους.

Τα Φωτοχημικά Οξειδωτικά (Φ.Ο.). 2.4.4Η ρύπανση της ατμόσφαιρας, γνωστή και ως φωτοχημικό νέφος, είναι μείγμα βασικών και δευτερογενών ρυπαντών που σχηματίζονται, όταν μέρος των βασικών ρυπαντών, κυρίως οξείδια του αζώτου από τα οχήματα και πτητικά οργανικά συστατικά από ένα συνονθύλευμα ανθρώπινων και φυσικών πόρων, αλληλεπιδρούν λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας (εικ. 2.1). Το τελικό μείγμα αποτελείται πάνω από 100 χημικά και πάνω στα οποία κυριαρχεί το όζον, ένα ιδιαίτερα αντιδραστικό αέριο που προκαλεί βλάβη στους περισσότερους έμβιους οργανισμούς. (Miller, T., 1999)

Τα φωτοχημικά οξειδωτικά (Φ.Ο.) προκύπτουν από μια σειρά πολύπλοκων ατμο-σφαιρικών αντιδράσεων, που συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα του περιβάλλοντος και εμπλέκουν ενεργές οργανικές ουσίες VOCs και οξείδια του αζώτου (ΝΟΧ), όταν συσσωρεύονται στην ατμόσφαιρα και εκτίθενται στο ηλιακό φως απορροφώντας την υπεριώδη ακτινοβολία του. Από αυτές τις αντιδράσεις σχηματίζονται διάφορες δευτερογενείς ουσίες, ανάμεσα στις οποίες συγκαταλέγονται, νιτρικά υπεροξυακύλια, PAN (peroxy-acetyl nitrate) ακετύλo νιτρικό υπερoξύ, PBN (Peroxy-benzoyl nitrate) βενζoϋλo νιτρικό υπερoξύ, όζον (Ο3), Ακρoλεϊνη (CH2: CH CHO), Φoρμαλδεϋδη (HCHO) και οξείδια. (David Cooper, 2004) Αναπτύσσεται ένα είδος ομίχλης, γνωστή ως φωτοχημική καπνομίχλη ή φωτοχημικό) νέφος. Το φαινόμενο έχει συσχετιστεί πολύ με το λεκανοπέδιο του Los Algeles όπου πρωτοεμφανίστηκε και συμβαίνει πλέον συχνά.βΚατά κανόνα κάθε σύγχρονη πολιτεία έχει φωτοχημικό νέφος, αλλά είναι πολύ πιο συνηθισμένο σε πόλεις όπου κυριαρχεί το θερμό, ηλιόλουστο και ξηρό κλίμα καθώς και το μεγάλο πλήθος αυτοκινήτων. ;Το Λος Άντζελες, το Ντένβερ, το Σίδνεϊ, το Μεξικό, το Σάο Πάο- λο και το Μπουένος Άιρες έχουν πολύ σοβαρά προβλήματα νέφους.

34

Όσο ζεστή είναι μία μέρα, τόσο υψηλότερα είναι τα επίπεδα του όζοντος και άλλων συστατικών στο φωτοχημικό νέφος. Τα οξείδια του αζώτου αποτελούν βασικά συστατικά στο σχηματισμό του νέφους. Καθώς η κυκλοφοριακή συμφόρηση αυξάνει τις πρωινές ώρες, τα επίπεδα ΝΟχ αυξάνονται αντίστοιχα και τα συστατικά αυτά αρχίζουν να αντιδρούν με πτητικά οργανικά συστατικά, κυρίως υδρογονάνθρακες. (Miller, T., 1999)

Σχήμα 2.4. Απλουστευμένο μοντέλο σχηματισμού φωτοχημικού νέφους. Η σοβαρότητα του νέφους συνδέεται με την ατμοσφαιρική περιεκτικότητα όζοντος στην επιφάνεια του εδάφους.

Η φωτοχημική καπνομίχλη είναι πολύ ερεθιστική στα μάτια και στο αναπνευστικό σύστημα

35

και μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες στην ανθρώπινη υγεία. Αναφέρονται αρνητικές επιδράσεις στην υγεία υπό μορφή ελαττωμένης απόδοσης,

όταν οι μέσες ωριαίες συγκεντρώσεις των φωτοχημικών οξειδωτικών ξεπερνούν τα 130μg/m3 (0.07 ppm), και ερεθισμοί των ματιών όταν η μόλυνση από φωτοχημικά οξειδωτικά φθάσει τα επίπεδα των 200μg/m3 (O.1O ppm), έστω και στιγμιαία. Υπάρχει επίσης μια αυξημένη συχνότητα άσθματος σε ένα αστικό περιβάλλον τις μέρες που η συγκέντρωση των Φ.Ο. ξεπεράσει την τιμή των 490μg/ m3 (0.25 ppm) με ένα επίπεδο μέσης ωριαίας συγκέντρωσης περίπου 300μg/nr’ (0.15 ppm). Συγκεντρώσεις Φ.Ο. περίπου 100 μg/m3 (0.05 ppm) και διάρκειας άνω των 4 ωρών επιφέρει αρνητικές επιδράσεις και στην βλάστηση, προκαλώντας αποχρωματισμό των φύλλων και διάσπαση των κυττάρων, και από τα VOCs γίνεται αναφορά στο αιθυλένιο που προκαλεί χλώρωση και νέκρωση στα πλατύφυλλα φυτά (Brandt and Heck 1968). Αρνητικές επιδράσεις στα υλικά κατά την έκθεσή τους σε Φ.Ο. δεν έχουν προσδιοριστεί με ακρίβεια. Σε αυτές περιλαμβάνονται η σοβαρή ρηγμάτωση των συνθετικών ελαστικών και η φθορά των υφασμάτων, των χρωμάτων και άλλων υλικών (Γεντεκάκης,Ι., 1999).

Ο Lippmann (1989) επίσης εγείρει το ενδιαφέρον των χρόνιων επιπτώσεων. Οι άνθρωποι εκτεθειμένοι σε εποχιακά αυξημένες συγκεντρώσεις όζοντος για χρόνια, είναι πιθανόν να υποστούν μη αντιστρεπτή, επιταχυνόμενη γήρανση των πνευμόνων. Η ΕΡΑ έχει προτείνει ένα όριο 0,08 ppm για τις 8 ώρες αλλά ένα μελλοντικό όριο θα έπρεπε να περιλαμβάνει μια ετήσια μέση τιμή για το όζον.Επίσης έχει αποδειχθεί ότι το όζον είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην απώλεια δασών στις ΗΠΑ και στην Ευρώπη (McLaughlin, 1985).

Το φαινόμενο της δημιουργίας του φωτοχημικού νέφους έχει αρχίσει πλέον να γίνεται κατανοητό εξαιτίας της εκτεταμένης έρευνας των τελευταίων χρόνων. Είναι το αποτέλεσμα μιας σειράς πολύ πολύπλοκων αντιδράσεων, Πινακας 2.3. αρκετές από τις οποίες δεν έχουν εξιχνιαστεί πλήρως. (Web 32)

Πίνακας 2.3: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΦΩΤΟΧΗΜΙΚΩΝ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΩΝ

NO2 + hν ΝΟ + Ο (1) Ο + Ο2 + Μ Ο3 + Μ (2) Ο3 + ΝΟ ΝΟ2 + Ο2 (3) ---------------------------------------

Παραγωγή O3 = f(ki) Όπου hν: υπεριώδης ακτινοβολία (λ = 0.3-0.4 μm) Μ: Ο2 ή Ν2

ki: σταθερά ταχύτητας της αντίδρασης

Διακοπή της (3 από CxHy) k4 = (105-108) k3

NO2 + hν ΝΟ + Ο (1)

Ο + Ο2 + Μ 2k Ο3 + Μ (2)

NO + HCOO NO2 + HCO (5) NO2 + hν ΝΟ + Ο (1)

Ο + Ο2 + Μ 2k Ο3 + Μ (2)

NO + HCO NO2 + HC (6)

NO2 + hν 1k ΝΟ + Ο (1)

Ο + Ο2 + Μ 2k Ο3 + Μ (2)

Το φωτοχημικό νέφος μπορεί, ωστόσο, να παραχθεί εύκολα στο εργαστήριο, σε

ειδικούς εξομοιωτές μολυσμένης ατμόσφαιρας, Θα πρέπει ίσως να τονίσουμε ότι ο όρος φωτοχημικά οξειδωτικά έχει επικρατήσει να αναφέρεται στα τρία συστατικά του φωτοχημικού νέφους, δηλαδή το 03, το Ν02 και το PAN. Η συνδυασμένη τους επίδραση

1k

1k

36

είναι παρόμοια αλλά όχι ίδια με την επίδραση του κάθε ενός ξεχωριστά. (Καραθανάσης, Στ., 2007).

Ο άνθρωπος είναι πολύ ευαίσθητος στο 03, ανιχνεύοντας την οσμή του ακόμα και στα 0.02ppm. To NO δεν είναι επικίνδυνο σε επίπεδα που βρίσκονται στον περιβάλλοντα αέρα, αλλά το Ν02 είναι τοξικό και προκαλεί δυσχέρεια στην αναπνοή και πνευμονικό οίδημα. Για τις επιδράσεις του δευτέρου στον άνθρωπο υπάρχουν λίγες πληροφορίες, αλλά φαίνεται να είναι ανάλογες αυτών του όζοντος. Η αιτία του ερεθισμού των ματιών από το φωτοχημικό νέφος δεν έχει ξεκαθαρίσει πλήρως. Εκτός από το όζον, αρκετά ύποπτα θεωρούνται και τα δευτερογενή προϊόντα υδρογονανθράκων αλλά υπάρχει έλλειψη θετικής άποψης. Δεν μπορούν να δοθούν οδηγίες για κάθε συστατικό του νέφους ξεχωριστά εφόσον όλα του τα συστατικά είναι αλληλοεξαρτώμενα και η δράση τους συνδυασμένη. (Γεντεκάκης,Ι., 1999).

Οι ενώσεις του θειου 2.4.5 Είναι αέριο άχρωμο, άοσμο σε χαμηλές συγκεντρώσεις αλλά με έντονη ερεθιστική μυρωδιά σε πολύ ψηλές συγκεντρώσεις. Στην ατμόσφαιρα το SO2 αντιδρά για να σχηματίσει SO3 που εμφανίζει έντονη δραστικότητα με υδρατμούς σχηματίζοντας ομίχλη θειικού οξέος φαινόμενο που απαντάται στην πρόβλημα ρύπανσης από όξινη βροχή. Άλλες σημαντικές ενώσεις του θείου στην ατμόσφαιρα είναι το καρβονυλοσουλφίδιο (ΟCS), ο διθειάνθρακας (CS2), το διμέθυλοσουλφίδιο (CH3)2S, το υδρόθειο (H2S) και τα θειικά άλατα και κρίνεται σκόπιμο να μελετηθεί εκτενέστερα στο 3ο κεφάλαιο που πραγματεύεται το φαινόμενο της όξινης βροχής. (Ζάνης Π., 2008).

Τα Οξείδια του Αζώτου και η Αμμωνία. 2.4.6 Γίνεται μια μικρή αναφορά στο τρίτο κεφάλαιο. Σε αυτό το κεφάλαιο θα ασχοληθούμε εκτενέστερα λόγω της μεγάλης συμμετοχής τους και συμβολή τους στη δημιουργία του φωτοχημικού νέφους. Η μεγάλη μάζα των οξειδίων του αζώτου (ΝΟΧ) προέρχεται από καύσεις σε υψηλές θερμοκρασίες, αν και υπάρχουν και φυσικές πηγές (μικροβιακοί οργανισμοί) που παράγουν οξείδια και άλλες ενώσεις του αζώτου (όπως π.χ. ΝΗ3). Το ΝΟ είναι πρωτογενής ρύπος ενώ το ΝΟ

2 κυρίως δευτερογενής ρύπος που προέρχεται από

την αντίδραση του ΝΟ με το Ο3. Είναι σύνηθες να χρησιμοποιούμε το όρο ΝΟ

x για το

άθροισμα των συγκεντρώσεων ΝΟ και ΝΟ2

καθώς η αλληλομετατροπή ανάμεσα στο ΝΟ και

ΝΟ2 γίνεται αρκετά γρήγορα (π.χ. σε μερικά λεπτά). Το ΝΟ2

είναι αέριο με καφέ χρώμα,

διαλυτό στο νερό, ισχυρό οξειδωτικό, με οξεία ερεθιστική οσμή. Σε υψηλές συγκεντρώσεις είναι υπεύθυνο για την καφέ όψη του αστικού ουρανού. Τα οξείδια του αζώτου ΝΟ και ΝΟ2

εμπλέκονται και ενεργοποιούν τον φωτοχημικό κύκλο αντιδράσεων στην ατμόσφαιρα και το σχηματισμό έτσι της φωτοχημικής ρύπανσης και παίζουν καθοριστικό ρόλο στον έλεγχο του τροποσφαιρικού όζοντος. Άλλες σημαντικές ενώσεις του αζώτου στην ατμόσφαιρα είναι το

υποξείδιο (Ν2Ο), το νιτρικό οξύ (ΗΝΟ3), η αμμωνία (ΝΗ3) και τα διάφορα νιτρικά (ΝΟ3-),

νιτρώδη (ΝΟ2-) και αμμωνιακά άλατα (ΝΗ4

+). (Ζάνης Π., 2008).

Η καύση ορυκτών καυσίμων κυρίως σε αυτοκίνητα, σε ηλεκτροπαραγωγούς σταθμούς και κεντρικές θερμάνσεις παράγουν μεταξύ άλλων και μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ). Από την άλλη μεριά, μια σύγκριση της ανά μονάδα βάρους παραγόμενης ποσότητας NO από διάφορα συνηθισμένα καύσιμα, τα κατατάσσει με την ακόλουθη φθίνουσα σειρά δυναμικότητας παραγωγής NO: άνθρακα > πετρέλαιο > φυσικό αέριο (Γεντεκάκης,Ι., 1999). Η καύση ορυκτών καυσίμων και τα αυτοκίνητα συμβάλουν από 50% στις ανθρωπογενείς

37

πηγές του ΝΟ. Οι διάφορες βιολογικές δραστηριότητες συνεισφέρουν περίπου κατά 500 εκατομμύρια τόνους/έτος στην εκπομπή NO και κατά 600 εκατομμύρια τόνους/ έτος στην εκπομπή Ν2Ο, ενώ η παραγωγή αμμωνίας από βιολογικούς οργανισμούς ανέρχεται στους 3,700 εκατομμύρια τόνους/έτος.

Το ΝΟ με διάφορες χημικές αντιδράσεις που ενισχύονται με την παρουσία της ηλιακής ακτινοβολίας και του όζοντος, μετατρέπεται σε διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ

2).

Η χημεία του αζώτου μας πληροφορεί για μια σημαντική αδράνεια του μοριακού αζώτου να συμμετάσχει σε χημικές αντιδράσεις, καθώς και για τις πολλές οξειδωτικές βαθμίδες που βρίσκεται το άζωτο στις ενώσεις του. Στον πίνακα 2-5 βλέπουμε μερικές από αυτές τις ενώσεις με ιδιαίτερη έμφαση στα οξείδια του αζώτου που είναι και οι κύριοι ρύποι της ατμόσφαιρας. Οι ενώσεις Ν20, NO, Ν02, ΗΝ03 και ΝΗ3, που αναφέρονται στον πίνακα, αφορούν σχετικά σταθερούς ατμοσφαιρικούς ρύπους και ως εκ τούτου παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον για τους περιβαλλοντολόγους. Τα Ν203, Ν204 και Ν205 είναι ασταθή ενδιάμεσα ατμοσφαιρικών δράσεων. Τα Ν03" και ΝΗ4

+ που απαντιόνται στην ατμόσφαιρα αποτελούν επίσης και βασικά συστατικά των νιτρικών λιπασμάτων. Πίνακας 2-5 Διάφορες ενώσεις και ιόντα του αζώτου.

Ένωση ή ιόν

Χημικός τύπος

Οξειδωτική βαθμίδα

Σταθερότητα στην ατμόσφαιρα

Υποξείδιο του Ν2 Ν2Ο +I σταθερό

Οξείδιο του Ν2 NO +II σταθερό

τριοξείδιο του Ν2 Ν2Ο3 +ΙΙΙ ασταθές (<->Ν0+Ν02)

Διοξείδιο του Ν2 ΝΟ2 +IV σταθερό

Τετροξείδιο του Ν2 Ν2Ο4 +IV ασταθές (<->2Ν02)

Πεντοξείδιο του Ν2 Ν2Ο5 +V ασταθές (<->Ν203+02)

Νιτρικό οξύ ΗΝΟ3 +V υγρό

Νιτρικό ιόν ΝΟ3- +V σταθερό

Νιτρώδες οξύ ΗΝΟ2 +ΙΙΙ -

Αμμωνία ΝΗ3 -III σταθερό

Αμμώνιο ΝΗ4+ -III -

Υδραζίνη Ν2Η4 -II -

Τέλος το Ν20 όπως αναφέραμε δεν είναι άμεσα τοξικό, τουλάχιστον στις συγκεντρώσεις με τις οποίες εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα. Η τιμή αυτή κυμαίνεται στο επίπεδο των 0.25 ppm και παραμένει σταθερή σχεδόν σε όλη την τροπόσφαιρα. Στο τελείωμα αυτής της ζώνης η συγκέντρωσή του αρχίζει να ελαττώνεται σταδιακά με το ύψος λόγω φωτοδιάσπασης ή λόγω αντίδρασής του με το οξυγόνο: Ν,Ο + hv —> Ν2 + Ο (λ<340 nm) 2.1 Ν2Ο + hv -> NO + Ν (λ<250 nm) 2.2 Ν2Ο + Ο —> Ν2 + Ο2 2.3 Ν2Ο + Ο —> 2ΝΟ 2.4

Ο σχηματισμός NO στην στρατόσφαιρα από τις παραπάνω φωτοχημικές αντιδράσεις (2.2) και (2.4) είναι μεγάλης σημασίας για το περιβάλλον, εφόσον το παραγόμενο NO στην συνέχεια θα διαδραματίσει καταστροφικό ρόλο για το στρατοσφαιρικό όζον (δηλ. το καλό όζον). Η καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος από το NO συντελείται με βάση τον κάτωθι

38

κύκλο αντιδράσεων: NO + Ο3 —> ΝΟ2 + Ο2 (2.5) ΝΟ2 + Ο -> NO + Ο2 (2.6)

………………………………………………………………………………………….

Συνολικά: Ο3 + Ο —> Ο2 + Ο2 (2.7) Στα κατώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας όπου επικρατούν υψηλές συγκεντρώσεις όζοντος, ένας άλλος κύκλος μπορεί να επιτελεστεί εις βάρος της ύπαρξης του: NO + Ο3 —> ΝΟ2 + Ο2 ΝΟ2 + Ο3 —> ΝΟ3 + Ο2 ΝΟ3 + hv —> NO + Ο2

……………………………………………………………………… …

Συνολικά: 203—>302 (2.11) Η αντίδραση φωτόλυσης του Ν03 στον παραπάνω κύκλο είναι μια ταχύτατη αντίδραση, με ρυθμό της τάξης των 0.2 s-1, και συνήθως επιτελείται με δυο κατευθύνσεις: ΝΟ3 + hv ->ΝΟ2 + Ο (2.8a) Ν03 + hv -> NO + Ο2 (2.8b) Με την 2.8a να εμφανίζεται περίπου 8 φορές επικρατέστερη της (2.8b). Αντιλαμβάνεστε ότι η μικρή γενικά δραστικότητα του Ν2Ο , του δίνει την ευκαιρία να φθάσει αμετάτρεπτο σε μεγάλα ύψη και να συμβάλει τελικά στην καταστροφή του στρώματος του όζοντος που βρίσκεται εκεί. Είναι επίσης ένα από τα μόρια που συμβάλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Επιδράσεις Τα "Κριτήρια Ποιότητας του Αέρα" υπογραμμίζουν τις σοβαρές αρνητικές επιδράσεις των ΝΟΧ στην υγεία. Το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2) σε υψηλές συγκεντρώσεις προκαλεί

αναπνευστικά προβλήματα, ιδιαίτερα σε άτομα που υποφέρουν από άσθμα και σε παιδιά. Στους ασθματικούς προκαλεί δυσκολία στην αναπνοή. Συνδράμει επίσης στη δημιουργία του όζοντος στην τροπόσφαιρα και της όξινης βροχής, επηρεάζοντας έτσι αρνητικά τη βλάστηση. (Ζάνης Π., 2008).

Σωματιδιακοί ρύποι- Αιωρούμενα σωματίδια 2.4.7

Στην ατμόσφαιρα υπάρχει μια τεράστια ποικιλία σωματιδίων, τόσο από την άποψη της προέλευσης όσο και από την άποψη των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών, με κυριότερους εκπροσώπους τη σύσταση και το μέγεθος. (Σαχινίδης, Σ., κ.α 2009)

Τα αιωρούμενα σωματίδια στην ατμόσφαιρα αποτελούνται είτε από μικρομεγέθεις υδροσταγόνες είτε από στερεά σωματίδια. Μερικά από αυτά είναι αρκετά μεγάλα ή σκούρα ώστε να φαίνονται σαν αιθάλη η καπνός αλλά υπάρχουν και αυτά τα οποία είναι τόσο μικρά που το καθένα χωριστά δεν φαίνεται με γυμνό μάτι αλλά χρειάζεται ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να ανιχνευτεί. Ταξινομούνται με βάση το μέγεθός τους κυρίως επειδή έχουν διαφορετική επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό ανάλογα με την διάμετρό τους. Γενικά ποικίλουν σε συγκέντρωση, φύση και στην κατανομή μεγέθους .(Λεβή,Ν. 2004)

Σωματίδια, σε μελέτες σχετικές με την ατμοσφαιρική ρύπανση, είναι ένας πολύ

39

ευρύς όρος που καλύπτει όλες τις ουσίες στην ατμόσφαιρα που δεν είναι αέρια. Τα σωματίδια είναι συνδυασμοί πολλών μορίων, μερικές φορές παρομοίων άλλες φορές διαφορετικών μεταξύ τους. Περιλαμβάνουν ιόντα, συμπλέγματα μορίων, κρυστάλλους πάγου, σκόνη, σωματίδια καπνού, σταγόνες βροχής, γύρη, κτλ. Ωριμάζουν στον αέρα με αρκετές διαδικασίες. Μερικά από αυτά τα σωματίδια λειτουργούν σαν πυρήνες στους οποίους συμπυκνώνονται ατμοί. Μερικά σωματίδια αντιδρούν χημικά με αέρια της ατμόσφαιρας ή ατμούς και σχηματίζουν διάφορες συνθέσεις. Όταν δυο σωματίδια συγκρούονται μεταξύ τους στον αέρα τείνουν να συγκολλήσουν εξαιτίας ελκτικών δυνάμεων δημιουργώντας έτσι σταδιακά όλο και μεγαλύτερα συσσωματώματα. Όσο μεγαλύτερο γίνεται το σωματίδιο, τόσο μεγαλώνει το βάρος του και επομένως οι πιθανότητές του για βαρυτική εναπόθεση στο έδαφος, αυξάνεται. Η διαδικασία κατά την οποία ένα σωματίδιο της ατμόσφαιρας επικάθεται στη Γη λέγεται εναπόθεση. Η διεργασία κατά την οποία η σωματιδιακή ύλη παρασύρεται από τις νιφάδες του χιονιού, τη βροχή, το χαλάζι, ή την ομίχλη, είναι συνηθισμένη μορφή συσσωμάτωσης και εναπόθεσης (υγρή εναπόθεση). Μερικά σωματίδια εγκαταλείπουν τον αέρα κατόπιν συγκρούσεως, και επακόλουθης συγκράτησης, με στερεές επιφάνειες των φυτών και του εδάφους. Η ύπαρξη σωματιδίων ύλης στην ατμόσφαιρα είναι ένα δυναμικό φαινόμενο με συνεχείς εκτινάξεις από πηγές μικροσωματιδίων, δημιουργία συσσωματωμάτων στον αέρα από συμπύκνωση ατμών επάνω τους ή χημικές αντιδράσεις μεταξύ αυτών με αέρια και ατμούς, και απομάκρυνσή τους από τον αέρα με συσσωματώσεις, ξηρές ή υγρές εναποθέσεις και συγκρούσεις.

Πριν την εμφάνιση των ανθρώπων και των δραστηριοτήτων τους, τα σωματίδια στον αέρα προερχόταν από φυσικές πηγές. Αυτά συμπεριλάμβαναν όλα τα σωματίδια ύλης που σχηματίζονται από τη συμπύκνωση των ατμών του νερού ή υδρογονανθράκων, σωματίδια άλατος που προέρχονταν από το νερό της θάλασσας, γύρη από τα φυτά, σκουριές (οξείδια μετάλλων), βακτήρια, ουσίες αποσύνθεσης φυτικών οργανισμών, σωματίδια που παρασύρονται μέσω του ανέμου από παραλίες και ερήμους, χώμα, σωματίδια από ηφαιστειακές και άλλες γεωθερμικές εκρήξεις, από φωτιές στα δάση που προήλθαν από κεραυνούς, και σωματίδια που μπαίνουν στην τροπόσφαιρα από το διάστημα.

Εξαιτίας της συστηματικής αυτοκάθαρσης της ατμόσφαιρας από την σωματιδιακή ύλη μέσω των μηχανισμών εναπόθεσης (ξηρής και υγρής) που αναφέραμε, μπορούμε να υποθέσουμε ότι τα επίπεδα σωματιδιακής ύλης σε απομακρυσμένα σημεία (π.χ. στην "μέση" της θάλασσας, στους πόλους ή στις βουνοκορφές), πλησιάζουν αυτές που θεωρούμε ιδανικές, μη-μολυσμένου αέρα, συγκεντρώσεις. (Γεντεκάκης,Ι., 1999).

Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες των σωματιδίων είναι το μέγεθός τους το οποίο χαρακτηρίζεται από τη διάμετρο. Η διάμετρος όμως είναι χαρακτηριστικό των σφαιρικών σωματιδίων και στη πραγματικότητα μόνο ένα μικρό μέρος αυτών έχουν σφαιρικό σχήμα Συνεπώς ένας τρόπος για να περιγραφούν τα μη σφαιρικά σωματίδια είναι να χρησιμοποιηθεί η ισοδύναμη διάμετρος. Ισοδύναμη διάμετρος είναι η διάμετρος μίας σφαίρας η οποία έχει τις ίδιες τιμές των φυσικών ιδιοτήτων με το αντίστοιχο μη σφαιρικό σωματίδιο. Η ισοδύναμη διάμετρος σχετίζεται με τη συμπεριφορά του σωματιδίου όπως πχ αδράνεια, ηλεκτρική ή μαγνητική κινητικότητα, σκέδαση φωτός ή με τις ιδιότητες του όπως πχ η χημική ή στοιχειώδης συγκέντρωσή και η ενεργός διατομή. (Λεβή,Ν. 2004)

Τα αιωρούμενα σωματίδια διακρίνονται σε:

TSP (ολικά αιωρούμενα σωματίδια): (Total suspended particles) τα οποία είναι διαμέτρου <100μm.

ΡΜ10: Σωματίδια αεροδυναμικής διαμέτρου <10μm. Αυτά που είναι διαμέτρου από 2,5 έως 10μm χαρακτηρίζονται χονδρόκοκκα ή ως εισπνεόμενα σωματίδια και

40

στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται η σκόνη, ανόργανες ή οργανικές ενώσεις H και μέταλλα.

ΡΜ2,5: Σωματίδια αεροδυναμικής διαμέτρου <2,5μm, χαρακτηρίζονται ως λεπτόκοκκα η ως respirable σωματίδια. Στη κατηγορία αυτή επικάθονται οι θειικές ή νιτρικές ενώσεις, η αμμωνία και οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC’s)

Πολύ λεπτόκοκκα σωματίδια διαμέτρου <0,1 μm.

Τα ολικά αιωρούμενα σωματίδια ( TSP ) αποτελούνται από τα εξής: Αερολύματα (aerosol): αιωρούμενα σωματίδια σε ένα αέριο Καπνός (smoke): στερεά σωματίδια διαμέτρου < 15 μm που προέρχονται από την ατελή καύση οργανικών σωματιδίων (ξύλο, κάρβουνο) και συνίσταται κυρίως από άνθρακα και άλλα καύσιμα υλικά. Αιθάλη (fume): στερεά σωματίδια που δημιουργούνται από συμπύκνωση υπέρκορων αερίων μικρής πτητικότητας. Είναι διαμέτρου 0,03-0,3 μm και προέρχονται από διαδικασίες απόσταξης, αποτέφρωσης και εξάχνωσης. Η Σκόνη (dust): στερεά σωματίδια τα οποία προέρχονται από την αποσάθρωση υλικών. Καθιζάνουν λόγω βαρύτητας και το μέγεθός τους κυμαίνεται μεταξύ 1,0-1000μm. Εισπνέεται εύκολα και αλληλεπιδρά έντονα με την ακτινοβολία. Η Αχλύς: συνίσταται από υγρά σωματίδια ή σταγόνες που δημιουργήθηκαν από συμπύκνωση ατμών, διασπορά ενός υγρού ή είναι αποτέλεσμα χημικής αντίδρασης και είναι διαμέτρου <10μm. Γύρη Στάχτη Μια άλλη ταξινόμηση των αιωρούμενων σωματιδίων είναι:

σωμάτια Aitken: πυρήνες με διάμετρο < 0,1 μm τα οποία είναι πρόσφατα

εκπεμπόμενα από διεργασίες που περιλαμβάνον την συμπύκνωση θερμών

υδρατμών ή αυτών που σχηματίστηκαν στην ατμόσφαιρα από μετατροπή αερίου

σε σωματίδιο. Έχουν μικρό χρόνο ζωής.

Μεγάλα σωμάτια: Πυρήνες διαμέτρου μεταξύ 0,1-1,0 μm. Περιλαμβάνει σωματίδια

της προηγούμενης κατηγορίας από πήξη ή από συμπύκνωση υδρατμών. Είναι τα

πιο σταθερά και έχουν χρόνο ζωής 7-30 ημέρες.

Γιγάντια σωμάτια: Πυρήνες διαμέτρου >1,0 μm προερχόμενοι από διεργασίες

τριβής. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν η σκόνη εδάφους, τα α σωματίδια θαλάσσης

και η βιομηχανική σκόνη. Έχουν πολύ μικρό χρόνο ζωής εξαιτίας του μεγάλου

μεγέθους τους. . (Λεβή, Ν., 2004)

Τα αιωρούμενα σωματίδια βέβαια δεν είναι ένας ενιαίος ρύπος, αλλά είναι ένα μίγμα

πολλών ρύπων. Μέτρο της προσροφητικής ικανότητας των σωματιδίων αποτελεί η ειδική

επιφάνειά τους, η οποία αυξάνει όσο μειώνεται η διάμετρος των σωματιδίων. Αυτό

συγκλίνει και με τις τελευταίες δημοσιευμένες έρευνες σύμφωνα με τις οποίες τα πιο

επικίνδυνα για την ανθρώπινη υγεία σωματίδια είναι αυτά με την μικρότερη διάμετρο.

41

Σχήμα 2.5: Σχηματική αναπαράσταση της κατανομής επιφανείας σωματιδίων ατμο-σφαιρικού αεροζόλ. Δείχνονται οι πηγές, οι βασικές διεργασίες και οι μηχανισμοί σχη-ματισμού και απομάκρυνσης των σωματιδίων [Seinfeld, J.H., 1997]

Πηγές

Η κυκλοφορία των οχημάτων αποτελεί την κύρια πηγή αιωρούμενων σωματιδίων, ενώ η διασπορά τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής. Οι κυριότερες πηγές εκπομπής αιωρουμένων σωματιδίων είναι οι διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες, τα αυτοκίνητα, οι πυρκαγιές, τα καψαλίσματα χωραφιών και άλλες γεωργικές δραστηριότητες, οι κατασκευές, η επαναιώρηση σκόνης λόγω ισχυρών ανέμων κλπ. Οι τιμές των αιωρούμενων σωματιδίων είναι εμφανώς χαμηλότερες κατά τους τρεις καλοκαιρινούς μήνες, ενώ αυξάνονται σημαντικά τους μήνες του χρόνου που το κρύο είναι εντονότερο.

Επιδράσεις

Τα αιωρούμενα σωματίδια επηρεάζουν την αναπνοή και προκαλούν ασθένειες στο αναπνευστικό σύστημα, στους πνεύμονες και στην καρδιά.

Τα παιδιά, τα άτομα που πάσχουν από άσθμα ή έχουν καρδιολογικά προβλήματα και οι ηλικιωμένοι, είναι ομάδες πληθυσμού ιδιαίτερα ευαίσθητες στην έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις αιωρουμένων σωματιδίων στην ατμόσφαιρα. Όσον πιο μικρά είναι τα σωματίδια τόσον πιο επικίνδυνα είναι. Η επικινδυνότητά τους εξαρτάται επίσης από τη χημική τους σύσταση. (WEB 25)

Τα αιωρούμενα σωματίδια συμβάλλουν επίσης στη μείωση της ορατότητας. Η κυριότερη ανησυχία μας για τη σωματιδιακή ύλη που περιπλανάται στην

ατμόσφαιρα προέρχεται από το γεγονός ότι σωματίδια κάποιου μεγέθους εισπνέονται και κατακρατούνται από το ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα. Η τοξικολογία των σωματιδίων

42

απαιτεί τη γνώση τόσο του μεγέθους των σωματιδίων όσο και της χημικής σύνθεσης. Σωματίδια έως περίπου 0.5 μm κατακρατούνται από τη μύτη, ενώ αυτά κάτω των 0.5 μm συνήθως εναποθέτονται στην τραχεία των πνευμόνων. Μέταλλα, ιδιαίτερα Pb και Νi, υπό τη μορφή σκόνης ή σύνθετων μορίων έχουν τη χειρότερη φήμη από άποψη τοξικότητας.

Η εισπνοή των λεπτών σωματιδίων που προέρχονται από την καύση της βενζίνης των αυτοκινήτων εμπλουτισμένης σε μόλυβδο έχει κατηγορηθεί για τα υψηλά επίπεδα μολύβδου στον ανθρώπινο οργανισμό με διάφορες συνέπειες στην υγεία. Η ραδιενεργός τέφρα είναι μια άλλη μορφή ρύπου υψηλού κινδύνου για την ανθρωπότητα. Αυτή μπορεί να προσληφθεί και από την τροφική αλυσίδα. Τοξικά σωματίδια οργανικής ύλης, όπως πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, περιλαμβάνονται κυρίως σε εντομοκτόνα ή προέρχονται από αποτεφρώσεις βιομάζας. Οι άνθρωποι που έρχονται λόγω επαγγέλματος σε συχνή επαφή με ατμόσφαιρα πλούσια σε σωματιδιακούς ρύπους, όπως οι ανθρακωρύχοι, οι εργάτες εργοστασίων, οι μηχανικοί της βιομηχανίας κτλ, πρέπει να δείχνουν την δέουσα προσοχή προφύλαξης.

Ένα άλλο θέμα που σχετίζεται με την σωματιδιακή ύλη της ατμόσφαιρας είναι η σοβαρή απορρόφηση και διασπορά της ηλιακής ακτινοβολίας που υφίσταται από αυτά. Το θέμα έχει άμεση σχέση με την διατήρηση και εξέλιξη της ζωής στον πλανήτη και επομένως μας αφορά σημαντικά. Μια τέτοια διασπορά και απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας τείνει να ελαττώσει την θερμοκρασία του πλανήτη σε αντίθεση με το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τα δυο φαινόμενα εμφανίζουν αντίρροπες τάσεις, όπως θα συζητηθεί επιμελώς στο κεφάλαιο 4. (Γεντεκάκης,Ι., 1999).

Αλογόνα. 2.4.8 Σε αυτή την κατηγορία θα συμπεριλάβουμε εκτός από τα γνωστά μας αέρια αλογόνα και τα υδραλογόνα, τους αλογονομένους υδρογονάνθρακες που αποτελούν την βάση των εντομοκτόνων και ζιζανιοκτόνων καθώς και των freons.

2.4.8.1 Χλώριο και παράγωγα. Το χλώριο ως αέριο είναι ισχυρά τοξικό. Στην ατμόσφαιρα όμως βρίσκεται κύρια

στην ιοντική του μορφή. Η συγκέντρωση των χλωριδίων (Cl-, Cl2, HCl) στην ατμόσφαιρα κυμαίνεται στα 0.5-5 μg/m3. Η κύρια πηγή χλωρίου σε ιοντική μορφή για την ατμόσφαιρα είναι η θάλασσα από όπου παρασύρεται με την βοήθεια των ανέμων. Οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες προσθέτουν χλωρίδια στην ατμόσφαιρα στις διεργασίες παραγωγής πολυβινιλοχλωριδίου (PVC) και καύσης ανθράκων που περιέχουν χλώριο σε περιεκτικότητες της τάξης του 0.5%, και από τα χλωροπαράγωγα (C2H4C12) που χρησιμοποιούνται σε αντικατάσταση του αντικροτικού Pd(C2H5)4 της βενζίνης των αυτοκινήτων για τον έλεγχο των ανεπιθύμητων κρότων (knocks) του κινητήρα. Στα καυσαέρια των αυτοκινήτων εκλύονται επίσης ενώσεις του τύπου PbCl2 και PbBrCl. Χλωρίδια επίσης εκπέμπονται κατά τις απολυμάνσεις χώρων και υδάτων. (Γεντεκάκης,Ι., 1999).

2.4.8.1.1 Freon’s. Ta freons είναι πολύ σταθερά μόρια σε ατμοσφαιρικές συνθήκες με αποτέλεσμα vα έχουν μεγάλο χρόνο παραμονής στην ατμόσφαιρα, να διαχέονται έτσι σε μεγάλα ύψη στην στρατόσφαιρα όπου θα αποτελέσουν τον κύριο καταστροφέα του στρατοσφαιρικού όζοντος. (ΓΕΝΤΕΚΑΚΗΣ, 1999) Οι χλωροφθοράνθρακες (CFC) είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα , χλώριο και το φθόριο , ως πτητικά παράγωγα του μεθανίου και αιθανίου . Μια κοινή υποκλάση είναι οι υδροχλωροφθοράνθρακες (HCFC), που περιέχουν υδρογόνο, και είναι επίσης γνωστά με την εμπορική ονομασία φρέον. (Web 33)

43

Οι CFC άρχισαν να χρησιμοποιούνται από το 1928 για διάφορους ψεκασμούς (-50%), ως ψυκτικά (-30%), στην βιομηχανία πλαστικών (-10%) και ως διαλυτικά μέσα και καθαριστικά μέσα ηλεκτρονικών μικροκυκλωμάτων. Οι αντίστοιχες βρωμιούχες ενώσεις, οι βρωμοφθοράνθρακες, με την εμπορική ονομασία Halon, χρησιμοποιήθηκαν σε γομώσεις πυροσβεστήρων ως εξαιρετικά πυροσβεστικά μέσα. Ιδιαίτερα διαδεδομένα υπήρξαν τα Φρεόν που χρησιμοποιούνταν ως ψυκτικά υγρά και το 1973 παράχθηκαν 3.1x105 τόνοι CCl3F και 4.7x105 τόνοι CCl2F2. Η χημική τους αδράνεια, η σταθερότητά τους και η εύκολη εξάτμιση και επανασυμπύκνωσή τους τα καθιστούσε ιδανικά ως ψυκτικά υγρά. Σήμερα, εξαιτίας τους αποτελεί πρόβλημα η ανεξέλεγκτη αποσυναρμολόγηση και ανακύκλωση παλαιών ψυγείων και κλιματιστικών συσκευών. Το 1991 υπολογίστηκε ότι 600.000 τόνοι CFC εκπέμπονταν στην ατμόσφαιρα κάθε χρόνο και με αυξητικές τάσεις. Με την πάροδο του χρόνου και λόγω της σταθερότητάς τους ανέρχονταν με αέριους στροβίλους και ρεύματα στην στρατόσφαιρα, παρ' όλο που οι ενώσεις αυτές είναι ειδικώς βαρύτερες από τον αέρα. Το ότι είναι πρακτικά αδιάλυτες στο νερό, δεν βοηθούσε στην απαλλαγή της ατμόσφαιρας από την παρουσία τους μέσω της βροχής. Στο ανώτερο τμήμα της στρατόσφαιρας επικρατούν ισχυρότατες υπεριώδεις ακτινοβολίες. Οι χλωροφθοράνθρακες, με την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας ελευθερώνουν ενεργό χλώριο (ελεύθερες ρίζες χαρακτηριστικές για την δραστικότητά τους) που διασπά το όζον. Υπολογίζεται ότι ένα άτομο χλωρίου μπορεί να διασπάσει 100.000 μόρια όζοντος, μέχρις ότου απομακρυνθεί ως HCl ή νιτρικό χλώριο (ClΟΝΟ2). Oι αντίστοιχες ρίζες βρωμίου είναι ακόμη καταστρεπτικότερες. 'Ολες οι πτητικές χλωριούχες και βρωμιούχες οργανικές ενώσεις χλωρίου και βρωμίου συμβάλλουν στην καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος. Η επίδραση αυτή είναι περισσότερο έντονη στους πόλους λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών που κρυσταλλώνουν το χλώριο, με αποτέλεσμα την συσσώρευσή του. (Web 30)

2.4.8.2 Φθόριο και παράγωγα.

Στις φυσικές πηγές φθοριδίων κατατάσσονται τα ηφαίστεια που εκπέμπουν ενώσεις όπως HF, NH4F, SiF4, (NH4)2SiF6, Na2SiF6 και KBF4. To γεγονός μάλιστα εκπομπής αυτών των ενώσεων μπορεί να αποτελέσει στοιχείο πρόβλεψης ηφαιστειακής έκρηξης όταν παρουσιαστούν αυξημένες ενώσεις φθοριδίων στην ατμόσφαιρα. Φθορίδια στην ατμόσφαιρα προέρχονται επίσης και από την θάλασσα.

Από ανθρώπινες δραστηριότητες οι κυριότερες πηγές είναι: Η παραγωγή κεραμικών και τσιμέντου με πρώτη ύλη άργιλο περιέχει μικρές ποσότητες φθορίου. Η παραγωγή φωσφορικού οξέος και φωσφορικών λιπασμάτων από το ορυκτό φθοριοαπατίτη (Ca10F2(PO4)6). Η παραγωγή χάλυβα, όπου χρησιμοποιείται φθορίτης για την απομάκρυνση του θείο και του φωσφόρου. Η κύρια όμως πηγή φθορίου από ανθρώπινες δραστηριότητες σχετίζεται με την παραγωγή αλουμινίου όπου κρυόλιθος (Na3AlF6) αναμιγνύεται με την αλουμίνα (Α1203) σχηματίζοντας ένα εύτηκτο διάλυμα (940- 980°C) που αποτελεί τον ηλεκτρολύτη των κελιών ηλεκτρολυτικής διάσπασης της αλουμίνας .

Η ατμόσφαιρα περιέχει κυρίως F-, F2 και HF, και σε πολύ μικρότερες ποσότητες φθόριο-άνθρακες ή φθόριο-υδρογονάνθρακες. Αρκετά φθορίδια δεν υδρολύονται εύκολα στο νερό (π.χ. τα CaF2, NaF, A1F3, Na3AlF6, Na2SiF6).

Οι επιδράσεις των φθοριδίων εξαρτώνται κατά μεγάλο ποσοστό από την διαλυτότητά τους στο νερό, εφόσον έτσι περνούν στον υδροφόρο ορίζοντα και εισερχόμενα στα φυτά και στην τροφική αλυσίδα των ζώων. Προκαλούν αλλοιώσεις του μεταβολισμού των φυτών, με βλάβες στην μορφή, ανάπτυξη και στην απόδοσή τους. Στα ζώα, παρατεταμένη ύπαρξη φθοριδίων στις τροφές τους επιφέρει αλλοίωση των οστών και καχεξία. Είναι γνωστή επίσης η καταστροφική επίδραση του HF στα γυαλιά (Γεντεκάκης Ι. ,1999)

44

Στην βιομηχανία αλουμινίου, μια υψηλά ανεπτυγμένη βιομηχανία στην χώρα μας

που εκμεταλλεύεται τα κοιτάσματα βωξίτη της Στερεάς Ελλάδας, εφαρμόζεται ιδιαίτερη τεχνολογία για τον έλεγχο του εκπεμπόμενου F2 κατά την ηλεκτρόλυση της αλουμίνας (Αl203). Τα αέρια αυτά διοχετεύονται σε μια στήλη πορώδους αλουμίνας (γ-Αl203), όπου σε θερμοκρασία περίπου 150°C αντιδρούν με αυτή σχηματίζοντας κρυόλιθο που ανακυκλώνεται στο σύστημα. Παρά τις προφυλάξεις οι εκπομπές φθορίου από τέτοιες βιομηχανίες προκαλούν σε κάποιο βαθμό καταστολή της χλωρίδας και πανίδας της γειτονίας τους.

Άλλοι Ρυπογόνοι Παράγοντες. 2.4.9Εκτός από τις κύριες κατηγορίες πρωτογενών και δευτερογενών ρύπων που συ-

ζητήσαμε ήδη σε αυτό το κεφάλαιο, υπάρχει μια ευρεία λίστα και άλλων ρυπογόνων παραγόντων που εκλύονται στην ατμόσφαιρα από ανθρώπινες δραστηριότητες και την ρυπαίνουν. Ο βαθμός ρύπανσης από αυτούς μπορεί να γίνει επικίνδυνος όταν οι συγκεντρώσεις ξεπεράσουν κάποια όρια. Παρακάτω θα αναφερθούμε σε μερικούς από αυτούς τους παράγοντες που θεωρούμε ποιο αξιοσημείωτους.

Όλα γενικώς τα στοιχεία (μέταλλα ή αμέταλλα) παρουσιάζουν ενδιαφέρουσες επιδράσεις στην ανθρώπινη υγεία όταν ξεπεράσουν τα όρια που ανέχεται ένας οργανισμός. Τα τοξικά μέταλλα τα αναφέρουμε ως "βαριά μέταλλα" χωρίς ουσιαστική έννοια του όρου, αλλά κυρίως επειδή τα πρώτα μέταλλα που θεωρήθηκαν τοξικά ήταν ο μόλυβδος και ο υδράργυρος, πράγματι βαριά. Τα μέταλλα επιδρούν κυρίως μέσω του αναπνευστικού συστήματος. Παρακάτω θα αναφερθούμε σε μερικά από αυτά.

2.4.9.1 Βενζόλιο Το βενζόλιο είναι μια πτητική οργανική ένωση (VOC) η οποία αποτελεί ένα από τα

δευτερεύοντα συστατικά της βενζίνης . Πηγές βενζολίου είναι τα πρατήρια βενζίνης και τα αυτοκίνητα διανομής της, καθώς

επίσης και όλες οι μηχανές που χρησιμοποιούν βενζίνη σαν καύσιμο. Το βενζόλιο σαν αυτούσια ένωση μπορεί να προκαλέσει χρόνιες παθήσεις όπως

καρκίνο, αταξία στο κεντρικό νευρικό σύστημα, ζημιές στη λειτουργία του ήπατος και των νεφρών, ανωμαλίες στην αναπαραγωγή και προβληματικές γεννήσεις.

2.4.9.2 . Ο Μόλυβδος (Pb) Ο μόλυβδος είναι μαλακό μέταλλο αργυρόχρουν και ανήκει στην κατηγορία των

βαρέων μετάλλων. Ένα ποσοστό της σωματιδιακής σκόνης αποτελείται από σωματίδια μολύβδου. Ο μόλυβδος μολύνει το περιβάλλον είτε σαν ελεύθερο στοιχείο είτε υπό μορφή ενώσεων. Στην ατμόσφαιρα συναντάται υπό μορφή αιωρούμενων σωματιδίων και ως εκ τούτου θα μπορούσαμε να τον συμπεριλάβουμε στο υποκεφάλαιο όπου διαπραγματευόμαστε την σωματιδιακή ύλη. Κάνουμε όμως ιδιαίτερη αναφορά αυτού του μολυσματικού παράγοντα, τόσο για την ισχυρά τοξική δράση του αλλά κυρίως για την τεράστια αύξηση της περιεκτικότητάς του στον αέρα μέσω ανθρωπογενών δραστηριοτήτων.

Πηγές Πηγές μολύβδου μπορεί να είναι τα διαφόρου τύπου μεταφορικά μέσα που

χρησιμοποιούν μολυβδούχα βενζίνη, εργοστάσια που χρησιμοποιούν μόλυβδο ή ουσίες που περιέχουν μόλυβδο και χώροι που καίνε απορρίμματα.

Μέσω των καυσαερίων των αυτοκινήτων, ιδιαίτερα αυτών της παλιάς τεχνολογίας (μη-καταλυτικά), εκπέμπονται μεγάλες ποσότητες Pb στην ατμόσφαιρα, εξαιτίας της

45

προσθήκης του μολύβδου στην βενζίνη (τετρα-αιθυλιούχος μόλυβδος) ως αντικροτικού μέσου, δηλ., για την ανύψωση του αριθμού των οκτανίων αυτής. Αυτά τα πρόσθετα είναι υπεύθυνα για το 80% περίπου της συνολικής εισόδου μολύβδου στην ατμόσφαιρα από ανθρώπινες δραστηριότητες, που εκτιμούνται στους 4x106 τόνους/έτος. Η ποσότητα μολύβδου που προέρχεται από φυσικές πηγές είναι σχεδόν ασήμαντη (6% της ολικής έκλυσης μολύβδου στο περιβάλλον).

Επιδράσεις Υψηλά ποσοστά μολύβδου μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς την πνευματική

ανάπτυξη και δραστηριότητα των ανθρώπων, τη λειτουργία των νεφρών και τη χημεία του αίματος. Τα νεαρά άτομα διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο εξαιτίας της μεγαλύτερης ευαισθησίας των νεανικών ιστών και οργάνων στο μόλυβδο. Οι κύριοι “στόχοι” του μολύβδου είναι το κεντρικό νευρικό σύστημα και το ανοσοποιητικό.

Μετά την αναγνώριση της τοξικότητας του μολύβδου στην ανθρώπινη υγεία, οι ,βιολόγοι μελέτησαν εκτεταμένα τόσο της επιδράσεις του όσο και τους μηχανισμούς λήψης του από τους ζώντες οργανισμούς. Η τοξική επίδραση του μολύβδου στην ανθρώπινη υγεία εμφανίζεται στην αρχή σαν μια περιφερειακή νευροπάθεια. Σε ένα μεγάλο αριθμό (-160) περιστατικών δηλητηρίασης από μόλυβδο, παρουσιάστηκε χρόνια νεφρίτιδα σχεδόν σε όλους, παράλυση των κάτω άκρων κατά ποσοστό 78%, ενώ το 9% εκδήλωσε και κάποιου είδους εγκεφαλοπάθεια. Είναι πιθανή και η δράση του ως καρκινογόνου στοιχείου, αν και αυτό έχει διαπιστωθεί μόνο σε πειραματόζωα.

Ο ευκολότερος τρόπος εισόδου του μολύβδου στην κυκλοφορία του αίματος είναι η εισπνοή, εφόσον τα ιόντα του δεν απορροφούνται εύκολα από το έντερο. Παρά ταύτα οι τροφές και το νερό αποτελούν μια σημαντική πορεία εισόδου του μολύβδου προς τον οργανισμό, εφόσον μεγάλες ποσότητες από τις ενώσεις του, σωματιδιακού όντας τύπου, επικάθονται στο έδαφος.

Στο πλάσμα του αίματος και στα κύτταρα βρίσκουμε τον Pb προσδεμένο σε πρωτεΐνες. Ενώνεται ευχερώς και με την αιμοσφαιρίνη του αίματος. Ο μη προσδεμένος σε πρωτεΐνες μόλυβδος θα καταλήξει στον εγκέφαλο, όπου η τοξικότητά του με την μορφή αλλοιώσεων του εγκεφάλου είναι αποδεδειγμένη. Απεκκρίνεται γρήγορα από το σώμα μέσω των ούρων και της χολής. Παρά ταύτα μια σημαντική ποσότητα συσσωρεύεται στο σώμα όπου το 90% αυτής απαντάται στον σκελετό.

Συστάσεις Σε περίπτωση ψηλών συγκεντρώσεων τα άτομα που επηρεάζονται προτρέπονται

όπως περιορίσουν τις διακινήσεις τους στους εξωτερικούς χώρους στον ελάχιστο δυνατό βαθμό και να συμβουλεύονται τον προσωπικό τους ιατρό.

Ο ατμοσφαιρικός αέρας με περιεκτικότητα σε μόλυβδο της τάξης 0.7 μg /m3 είναι επικίνδυνος για κάθε οργανισμό που τον εισπνέει. Μια έκθεση σε επίπεδα κάτω των 5μg/dl είναι ανεκτή για φυσιολογική ανάπτυξη του κεντρικού νευρικού συστήματος των παιδιών, ενώ εκθέσεις στα επίπεδα (π.χ., 25μg/dl) προκαλούν ανεπάρκεια πνευματικού επιπέδου.

2.4.9.3 Το Κάδμιο (Cd). Είναι πιο τοξικό από τον μόλυβδο, αλλά η χρήση του είναι σαφώς ποιο περιορι-

σμένη. Εισέρχεται στην ζωή μας κυρίως ως πρόσμιξη, σε ελάχιστες ποσότητες, με τον ψευδάργυρο που αποτελεί ένα πολυχρησιμοποιημένο κατασκευαστικό υλικό από τους ανθρώπους.

Η κύρια χρήση του καδμίου αφορά τις επιμεταλλώσεις (>50%), τη βιομηχανία χρωμάτων, κραμάτων και πλαστικών. Εισέρχεται στον οργανισμό κυρίως από τις τροφές, περίπου 50 pg/μέρα για αυτούς που ζουν σε πόλεις. Οι καπνιστές έχουν ιδιαίτερο πρόβλημα, εφόσον ένα πακέτο τσιγάρα προσφέρει 3 μg. Λόγω της σαφώς μεγαλύτερης απορροφητικότητας του καδμίου από τους πνεύμονες παρά από το γαστρεντερικό σύστημα, υπολογίζεται ότι ένας καπνιστής του ενός πακέτου την ημέρα παίρνει μέσω των πνευμόνων την ίδια ποσότητα καδμίου με αυτή που παίρνει από τις τροφές. Δόση καδμίου

46

πάνω από 350 mg είναι θανατηφόρος. Το κάδμιο συσσωρεύεται στο συκώτι και στα νεφρά, όπου με την πάροδο του

χρόνου τα καταστρέφει. Έλλειψη ασβεστίου από τον οργανισμό κάνει το πρόβλημα πιο έντονο, εφόσον το ασβέστιο όπως και ο ψευδάργυρος βοηθούν στην απομάκρυνση του καδμίου από τον οργανισμό.

2.4.9.4 Ο Υδράργυρος (Hg). Tο πλέον τοξικό από τα βαριά μέταλλα. Σε όλες του τις μορφές ο Hg καταστρέφει το

συκώτι και τα νεφρά. Αν και οι παγκοσμίως παραγόμενες ποσότητες Hg είναι μικρές (δεν ξεπερνούν τους ΙΟ4 τόνους/έτος) έχουν παρατηρηθεί στην ατμόσφαιρα πολλές ενώσεις Hg με επαρκή συγκέντρωση και διάρκεια ώστε να προκαλέσουν επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία [5], Όταν τα άλατά του βρεθούν στο περιβάλλον αλκυλιώνονται από μικροοργανισμούς ή ένζυμα και εισέρχονται έτσι με ευκολία στο οικοσύστημα, από το ποίο ο άνθρωπος παίρνει πολλές ποσότητες κυρίως με τις τροφές (ψάρια κτλ). ) αέρας περιέχει περίπου 50 ng/m3 υδράργυρο και κάθε άτομο εισπνέει ημερησίως 1 μg (του οποίου το 80% απορροφάται από τον οργανισμό). Οι αλκυλιωμένες μορφές του απορροφώνται σχεδόν ποσοτικά, ενώ οι ανόργανες κατά ένα ποσοστό 15%. Οι επιδημιολογικές πληροφορίες είναι ανεπαρκείς για να καθιερώσουμε ένα ασφαλές κριτήριο για αυτό τον ρύπο, εντούτοις ο παγκόσμιος οργανισμός υγείας έχει καθορίσει το επιτρεπτό όριο κάτω από 40 μg /μέρα. (Γεντεκάκης Ι. ,1999)

2.5. Τρόποι καταγραφής τιμών των ρύπων

Χρονομέσες τιμές και κύκλοι.

Η έμφυτη, θα λέγαμε μεταβλητότητα (διακύμανση) κατά την μεταφορά και διασπορά των ρύπων στην ατμόσφαιρα, η οποία μάλιστα συνοδεύεται και από μια μεταβαλλόμενη μετατροπή αυτών σε δευτερογενείς ρύπους, έχει ως αποτέλεσμα την διακύμανση της συγκέντρωσής που δέχεται ένας αποδέκτης.

Είναι επίσης κατανοητό ότι η συχνότητα δειγματοληψίας είναι ελεγχόμενη και από τα χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες ενός οργάνου και του χρήστη. Εν πάση περιπτώσει, στην καταγραφή δεδομένων ρύπανσης είναι συχνά επιθυμητή μια μεγάλης διάρκειας μέση τιμή της συγκέντρωσης ενός ρύπου και όχι μια συνεχής καταγραφή η οποία είναι πολύ δύσκολο να χρησιμοποιηθεί για πρακτικούς λόγους. Έτσι λοιπόν, πολύ συχνά φιλτράρουμε ή επεξεργαζόμαστε τα αποτελέσματά μας κατάλληλα, παρουσιάζοντας τα με χρονομέσες τιμές ποιο εύχρηστες στην πληροφόρηση και την περαιτέρω επεξεργασία.

Έχουν επίσης καθιερωθεί κάποιοι σημαντικοί κύκλοι της διακύμανσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Ο πιο συνηθισμένος είναι ο Ημερήσιος κύκλος, που δείχνει την διακύμανση ενός ρύπου στην διάρκεια ενός 24ωρου (μέρα + νύκτα). Άλλοι συχνά χρησιμοποιούμενοι κύκλοι είναι ο κύκλος του Σαββατοκύριακου, ο Εποχιακός κύκλος που περιέχει πληροφορίες για την διακύμανση ενός ρύπου κατά τις διαφορετικές εποχές του έτους, καθώς και ο Ετήσιος κύκλος. (Γεντεκάκης,Ι., 1999). Είναι αναμενόμενο ότι οι διακυμάνσεις ενός ρύπου επί τη βάση ενός εποχιακού κύκλου, θα επηρεάζονται από τις διαφορετικές κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν τις διάφορες εποχές του κύκλου αυτού. Από την άλλη πλευρά ο ετήσιος κύκλος μας δείχνει πιθανές αλλαγές, τάσεις στον τρόπο αντιμετώπισης ενός ρύπου στον οποίο μπορεί να έχει προχωρήσει μια κοινωνία, πιθανόν στην ανάπτυξη μιας νέας τεχνολογίας που επηρεάζει άμεσα την εκπομπή του υπό μέτρηση ρύπου. Όλες οι αναπαραστάσεις είναι διδακτικές και βοηθούν στο να λαμβάνουμε τα κατάλληλα μέτρα (άμεσα, εποχιακά ή μακροπρόθεσμα) ανάλογα με τις τάσεις που εμφανίζονται.

47

2.5.1. Μοντέλα ποιότητας της ατμόσφαιρας

Για την πλήρη μελέτη της ατμοσφαιρικής ρύπανσης δεν αρκούν τα μοντέλα διασποράς αδρανών ρύπων, υπάρχει έντονη η ανάγκη για εφαρμογή μοντέλων που να προσομοιώνουν εκτός από την διασπορά των ρύπων και τους μεταξύ τους χημικούς μετασχηματισμούς (Καραθανάσης, Στ.,2007). Σήμερα γίνεται μια συστηματική παρακολούθηση και καταγραφή του φαινομένου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με σκοπό να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα για την δραστηριότητα του φαινομένου και στατιστικά στοιχεία που θα βοηθήσουν στην κατανόηση των πάσης φύσεως επιπτώσεων που αυτό εμφανίζει. Τα επίπεδα ανεκτικότητας και οι περιορισμοί εκπομπών που καθιερώνονται από τον

Παγκόσμιο Οργανισμό Προστασίας του Περιβάλλοντος και τις κυβερνήσεις συνεχώς

επανεκτιμούνται, εφόσον το φαινόμενο της ρύπανσης επιδεικνύει μια δυναμική τάση

αύξησης και μεταβλητότητας. Παρακάτω δίνουμε πολύ συνοπτικά τα υπολογιστικά

μοντέλα με τον οποίο αναλύονται και καταγράφονται τα στοιχεία ατμοσφαιρικής

ρύπανσης.

2.5.2. Υπολογιστικά Μοντέλα Ο ρόλος των μοντέλων είναι να προετοιμάζουν αξιόπιστα παρόντα και μελλοντικά

σενάρια, τα οποία βασίζονται στο τί συνέβη στο παρελθόν, σε σχέση με ένα ή περισσότερα φαινόμενα (προβλεπτικά μοντέλα). Δεύτερος σκοπός αυτών των υπολογιστικών προσομοιώσεων είναι να δοκιμάζουν μια θεωρία, όταν το μοντέλο επιβεβαιώνεται. Μπορεί αρχικά να φαίνεται ότι η μοντελοποίηση είναι απλή διαδικασία, αλλά μάλλον ισχύει το αντίθετο. Είναι εξαιρετικά δύσκολο ακόμα και να φανταστεί κανείς την πολυπλοκότητα ενός μοντέλου για την μελέτη της ατμόσφαιρας. (Σίσκος, Π.,2011)

Η ατμόσφαιρα μοιάζει με έναν εξαιρετικά πολύπλοκο αντιδραστήρα στον οποίο συμβαίνουν ταυτόχρονα πολυάριθμα φυσικά και φωτοχημικά φαινόμενα. Οι μετρήσεις, που γίνονται στα πλαίσια πειραμάτων ή εκστρατειών, ακόμα και οι μετρήσεις ρουτίνας που διεξάγουν ορισμένες δημόσιες υπηρεσίες, δίνουν μόνο ένα στιγμιότυπο της κατάστασης της ατμόσφαιρας σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία και για μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Αυτές οι μετρήσεις, πολύ συχνά, είναι δύσκολο να ερμηνευτούν χωρίς την εφαρμογή ενός μαθηματικού προτύπου (μοντέλου) περιγραφής των ατμοσφαιρικών διαδικασιών διασποράς και μετασχηματισμών. Επίσης, οι μετρήσεις από μόνες τους δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν απ’ ευθείας από εκείνους που καθορίζουν τις περιβαλλοντικές πολιτικές και έχουν σαν αντικείμενο να υποδείξουν τις πιο αποτελεσματικές στρατηγικές επίλυσης του προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Ούτε η μεμονωμένη κατανόηση των επιμέρους ατμοσφαιρικών διαδικασιών (όπως είναι η φωτοχημεία, η μεταφορά, η ξηρή και υγρή απομάκρυνση των ρύπων, κλπ) δεν συνεπάγεται και την κατανόηση της συμπεριφοράς του συστήματος της ατμόσφαιρας σαν σύνολο. Μόνο με τα μαθηματικά μοντέλα, που βασίζονται σε πρόσφατες γνώσεις και σε συνδυασμό με τα επιτεύγματα της τεχνολογίας, κυρίως στον τομές της πληροφορικής, μπορούμε να κατανοήσουμε σε μεγάλο βαθμό τα μεμονωμένα φαινόμενα (ή αλλιώς διαδικασίες ή και διεργασίες) και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις. Βέβαια, ούτε τα μοντέλα από μόνα τους είναι αρκετά. Η εφαρμογή ή η ανάπτυξη ενός μοντέλου χωρίς τη συνεχή αξιολόγηση των αποτελεσμάτων του με μετρήσεις όχι μόνο δε βοηθάει αλλά μπορεί να είναι και επικίνδυνη. Ένα τέτοιο μοντέλο δεν είναι τίποτε παραπάνω από μια συνάθροιση μαθηματικών σχέσεων, ανεξάρτητα από το πόσο έξυπνα έχουν διατυπωθεί τα διάφορα φυσικά ή χημικά φαινόμενα ή έχει αναπτυχθεί

48

ο υπολογιστικός του κώδικας. Ένας συνδυασμός των καλύτερων μετρήσεων και των καλύτε-ρων μοντέλων είναι η πιο αποτελεσματική προσέγγιση για να έχουμε πραγματική πρόοδο προς την κατεύθυνση της κατανόησης των ατμοσφαιρικών διεργασιών. (Καραθανάσης, Στ., 2007 ).

Σύμφωνα με τους Seinfeld and Pandis (1998), οι μελέτες της ποιότητας του αέρα σε αστική και αλλά και περιφερειακή κλίμακα έχουν σκοπό να δώσουν απαντήσεις σε ερωτήματα όπως:

Ποια είναι η συνεισφορά μιας συγκεκριμένης πηγής στις συγκεντρώσεις που μετρούνται σε μια άλλη, αλλά επίσης συγκεκριμένη τοποθεσία;

Ποια είναι η πιο αποτελεσματική στρατηγική από πλευράς κόστους για την μείωση των συγκεντρώσεων των ρύπων ώστε αυτές να βρίσκονται κάτω από τα πρότυπα ποιότητας του αέρα;

Ποια θα είναι η επίδραση στην ποιότητα του αέρα από την πρόσθεση ή την αφαίρεση μιας συγκεκριμένης πηγής ρύπων;

Που θα πρέπει να τοποθετήσουμε μια μελλοντική πηγή (π.χ. ένα βιομηχανικό συγκρότημα, έναν αυτοκινητόδρομο) για να ελαχιστοποιήσουμε τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις;

Ποια θα είναι η ποιότητα του αέρα στο μέλλον με τις σημερινές αλλά και με τις σχεδιαζόμενες δραστηριότητες του ανθρώπου;

Για να απαντήσουμε σ’ αυτές τις ερωτήσεις θα πρέπει να έχουμε κατανοήσει σε μεγάλο βαθμό τις σχέσεις μεταξύ των εκπομπών των ρύπων και των συγκεντρώσεων τους στο περιβάλλον. Ένα μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει την επίδραση των εκπομπών, των μετεωρολογικών συνθηκών, των φωτοχημικών μετασχηματισμών και των διαδικασιών απομάκρυνσης των ρύπων από την ατμόσφαιρα αποτελεί ένα πλήρες εργαλείο που μπορεί να υποδείξει τέτοιες σχέσεις.

Το πιο σημαντικό πρόβλημα που σχετίζεται με την ποιότητα του αέρα στις αστικές περιοχές είναι η ακριβής περιγραφή και πρόβλεψη της δευτερογενούς ρύπανσης, που ονομάζεται και φωτοχημική ρύπανση, και ιδιαίτερα των συγκεντρώσεων του όζοντος (Ο3). Η πρωτογενής ρύπανση προκαλείται κυρίως από τις ανθρώπινες δραστηριότητες που σχετίζονται με την παραγωγή της ενέργειας και την εκμετάλλευση της, π.χ. από τους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, ενώ οι δευτερογενείς ρύποι, όπως είναι το όζον (Ο3), σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από τους φωτοχημικούς μετασχηματισμούς των πρωτογενών ρύπων (π.χ. οξείδια του αζώτου (ΝΟΧ), και πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) που εκπέμπονται άμεσα στην ατμόσφαιρα των αστικών, κυρίως, περιοχών. Για να περιγράψουμε πλήρως το σχηματισμό του όζοντος (Ο3) στις αστικές περιοχές δεν αρκεί μόνο η ακριβής περιγραφή των εκπομπών των προδρόμων χημικών ενώσεων του, αλλά είναι απαραίτητο να γίνεται το ίδιο ακριβής περιγραφή και των φαινομένων μεταφοράς, διασποράς, ανάμιξης, μετασχηματισμού και απομάκρυνσης τους. Καθώς οι πρόδρομες χη-μικές ενώσεις του όζοντος (Ο3) μεταφέρονται μακριά από την πηγή τους απορροφούν ηλιακή ακτινοβολία με αποτέλεσμα να ξεκινάει μια πολύπλοκη σειρά φωτοχημικών αντιδράσεων που μετατρέπει τους πρωτογενείς ρύπους σε δευτερογενείς.

Η γνώση που έχουμε για την ποιότητα και τη σύνθεση της ατμόσφαιρας προέρχεται από τα αποτελέσματα τριών ειδών μελετών: από εκστρατείες μετρήσεων πεδίου (επιτόπιες παρατηρήσεις με δίκτυα σταθμών για τη μέτρηση των συγκεντρώσεων των ατμοσφαιρικών ρύπων καθώς και των τιμών των μετεωρολογικών παραμέτρων), από εργαστηριακές έρευνες (φυσικές προσομοιώσεις της διασποράς και της φωτοχημείας, όπως είναι τα πειράματα ιχνηθετών, τα πειράματα σε αεροσήραγγες, και υδραυλικά κανάλια και οι θάλαμοι καπνομίχλης) και από μαθηματικές προσομοιώσεις.

1. Ο στόχος των μετρήσεων πεδίου είναι η συλλογή όσο το δυνατό περισσότερων δεδομένων που να περιγράφουν με λεπτομέρεια την κατάσταση της ατμόσφαιρας σε μια περιοχή, ενώ ταυτόχρονα να παράσχουν τα απαραίτητα δεδομένα για την αποτίμηση των

49

αποτελεσμάτων των μαθηματικών μοντέλων. 2. Οι εργαστηριακές μελέτες παρέχουν λεπτομερείς πληροφορίες για τα διάφορα

φαινόμενα που συντελούνται στην ατμόσφαιρα (μεταφορά, φωτοχημικοί μετασχηματισμοί, απομάκρυνση μέσω ξηρής ή υγρής εναπόθεσης) και τις παραμέτρους των μαθηματικών μοντέλων, τα οποία προσπαθούν να τα προσομοιάσουν και να προβλέψουν τις πιθανές επιπτώσεις που θα έχουν ορισμένες ανθρώπινες δραστηριότητες ή έργα στην ποιότητα του αέρα.

3. Με τα εργαστηριακά πειράματα προσπαθούμε να μελετήσουμε τις διαδικασίες που διέπουν το ισοζύγιο μάζας των ρύπων στην ατμόσφαιρα και τις παραμέτρους που τις καθορίζουν. Έτσι, για παράδειγμα, στα εργαστηριακά πειράματα της χημικής κινητικής ο στόχος είναι να προσδιοριστεί το ισοζύγιο μάζας δύο κυρίως σημαντικών ομάδων οργανικών χημικών ενώσεων, των αρωματικών (π.χ. τολουένιο, ξυλένιο) και των βιογενών (π.χ. ισοπρένιο, τερπένια). Το πιο δύσκολο πρόβλημα είναι η δημιουργία αναλυτικών μεθόδων για τον προσδιορισμό, την ταυτοποίηση και την ποσοτικοποίηση των ενδιάμεσων προϊόντων που προκύπτουν από την οξείδωση των παραπάνω χημικών ενώσεων. Αυτά τα ενδιάμεσα προϊόντα μπορεί να είναι πολύ πολύπλοκα και να περιέχουν διπλούς δεσμούς, καρβονυλικές, υδροξυλικές και πιθανόν και νιτρικές ομάδες στην ίδια χημική ένωση. Δεν υπάρχουν εμπορικές πηγές αυτών των χημικών ενώσεων (π.χ. φιάλες με σταθερή και γνωστή συγκέντρωση) για να χρησιμοποιηθούν σαν πρότυπο σύγκρισης στα πειράματα, και αυτό δημιουργεί πρόσθετες δυσκολίες. Μέχρι τώρα έχουν ταυτοποηθεί περίπου τα μισά από τα οργανικά προϊόντα των αντιδράσεων των αρωματικών χημικών ενώσεων. Αυτά τα ενδιάμεσα προϊόντα είναι πιθανόν να είναι πολύ δραστικά και να επηρεάζουν σημαντικά τη συνολική φαινομενική δραστικότητα των αρωματικών υδρογονανθράκων.

Οι προσομοιώσεις των ατμοσφαιρικών φαινομένων γίνονται με τη βοήθεια κα-ταλλήλων υπολογιστικών μαθηματικών προτύπων, των λεγομένων «μαθηματικών μοντέλων», που είναι ένας εναλλακτικός τρόπος για να μελετήσουμε την ατμόσφαιρα και τους νόμους που τη διέπουν, ελέγχοντας ταυτόχρονα και το επίπεδο της γνώσης που έχουμε αποκτήσει μέχρι τώρα. Τα μοντέλα ποιότητας του αέρα είναι μια μαθηματική περιγραφή της ατμοσφαιρικής μεταφοράς, της διασποράς. της διάχυσης, των διαδικασιών υγρής και ξηρής εναπόθεσης, της βαρυτικής καθίζησης, όταν μελετούμε σωματίδια, και των φωτοχημικών και φυσικών μετασχηματισμών των ρύπων. Ο κύριος στόχος στην ανάπτυξη των μοντέλων είναι να επιτύχουμε μια ισορροπία μεταξύ της πολυπλοκότητας της μαθηματικής διατύπωσης τους (εξισώσεις) και των δυνατοτήτων των υπολογιστικών συστημάτων που απαιτούνται για την αριθμητική επίλυση αυτών των εξισώσεων. (Καραθανάσης, Στ., 2007 ).

2.6. Πεδία Εφαρμογής των Μοντέλων Ποιότητας της Ατμόσφαιρας

Η ολοκληρωμένη, αξιόπιστη και αντιπροσωπευτική στο χώρο και στο χρόνο εκτί-

μηση των επιπέδων των συγκεντρώσεων των ατμοσφαιρικών ρύπων μιας περιοχής δεν μπορεί να βασίζεται μόνο στις μετρήσεις, γιατί γίνονται σε συγκεκριμένες θέσεις και κατά συνέπεια δεν είναι πάντα αντιπροσωπευτικές για μεγαλύτερες περιοχές.

Στην αρχή τα περισσότερα φωτοχημικά μοντέλα διασποράς είχαν αναπτυχθεί για να μελετηθεί ο σχηματισμός των φωτοχημικών οξειδωτικών σε αστική ή περιφερειακή κλίμακα. Αυτά τα μοντέλα περιελάμβαναν παραμετροποίηση των εκπομπών των αέριων χημικών ενώσεων, αναλυτικούς φωτοχημικούς μηχανισμούς, περιγραφή της μεταφοράς από τον άνεμο και της ξηρής εναπόθεσης και συνήθως παρέλειπαν φαινόμενα που σχετίζονταν με την ανάπτυξη και την επίδραση των νεφών (φωτοχημικούς μετασχηματισμούς υγρής φάσης, σάρωση και κατακόρυφη μεταφορά «υποκλίμακας» των

50

αερίων χημικών ενώσεων). Αυτά τα φωτοχημικά μοντέλα διασποράς δεν σχεδιάστηκαν για τη μελέτη του σχηματισμού και της εναπόθεσης των όξινων χημικών ενώσεων που οδηγούν στην αύξηση της οξύτητας της βροχής και κατά συνέπεια του εδάφους και των επιφανειακών υδάτων με τη βροχόπτωση.

Οι εφαρμογές για τις οποίες αναπτύσσεται ένα φωτοχημικό μοντέλο διασποράς καθορίζουν και τη δομή του. Οι εφαρμογές των τρισδιάστατων φωτοχημικών μοντέλων μπορούν να χωριστούν, σύμφωνα με τον Peter et al. (1995) σε τρεις κατηγορίες:

α) ανάλυση της επίδρασης των ανθρωπογενών εκπομπών, β) ανάλυση της αλληλεπίδρασης των μετεωρολογικών φαινομένων με τα

φαινόμενα διασποράς, και γ) ανάλυση των βιογεωχημικών κύκλων των διάφορων χημικών στοιχείων. Με ένα τέτοιο μοντέλο μπορεί να μελετηθεί η επίδραση τόσο των εκπομπών μιας

πόλης στην ποιότητα του αέρα της περιοχής της, αλλά και γύρω από αυτή, όσο και η επί-δραση των αυξανόμενων εκπομπών των υπό ανάπτυξη χωρών, π.χ. της Ασίας, στα επίπεδα της ρύπανσης σε ολόκληρο τον πλανήτη. Η μελέτη της επίδρασης των χημικών ενώσεων που εκπέμπονται από τον άνθρωπο και καταστρέφουν τη στιβάδα του στρατοσφαιρικού όζοντος (03) και συμβάλλουν στην αύξηση της εισερχόμενης υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί, επίσης, να πραγματοποιηθεί με τέτοια μοντέλα. Η ατμοσφαιρική ρύπανση σε μια περιοχή, όπως είναι μια πόλη, δεν επηρεάζει μόνο την ποιότητα της ζωής των ανθρώπων προκαλώντας βλάβες στην υγεία τους αλλά μπορεί να έχει και άλλες επιδράσεις. Μπορεί να αλληλεπιδράσει με διάφορα μετεωρολογικά φαινόμενα, ιδιαίτερα την ανάπτυξη και το σχηματισμό των νεφών, και μέσω του σχηματισμού των δευτερογενών αιωρούμενων σωματιδίων, να οδηγήσει στο σχηματισμό ομίχλης ή μείωσης της ορατότητας.

Όπως φαίνεται από την παραπάνω , σύντομη παρουσίαση των χρήσεων των μαθηματικών μοντέλων ποιότητας αέρα, οι ανάγκες εφαρμογής τους είναι τόσο διαφορετικές που οδήγησαν στην ανάπτυξη μοντέλων που διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους τόσο στην μεθοδολογία όσο και στην πολυπλοκότητα με την οποία αντιμετωπίζονται τα φυσικοχημικά φαινόμενα που διέπουν την μεταφορά των ρύπων από την πηγή στον αποδέκτη.

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1.

Εικόνα 1. Η παρούσα ατμόσφαιρα της γης αποτελείται από πολλά στρώματα. Το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας από τον ήλιο απορροφάται από το όζον της στρατόσφαιρας, το οποίο υπάρχει κυρίως στο ονομαζόμενο στρώμα του όζοντος που βρίσκεται σε ύψος 17-26 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της γης.

51

Στη διπλανή σελίδα: Σχήμα 2.2 : Ο κύκλος του άνθρακα στο γήινο οικοσύστημα. Οι αβιοτικές πλανητικές ανταλλαγές ανάμεσα στην ατμόσφαιρα, την υδρόσφαιρα και το υπέδαφος παρατίθενται δεξιά, ενώ αυτές στις οποίες συμμετέχει η έμβια ζωή αριστερά. Η ροή των στοιχείων του σχήματος ορίζεται επιπρόσθετα και από τον άξονα δεξαμενή ανταλλαγής - δεξαμενή αποθήκευσης. Στη συγκεκριμένη περίπτωση το ρόλο της δεξαμενής ανταλλαγής έχει συνολικά η βιόσφαιρα (η ατμόσφαιρα, η υδρόσφαιρα και η έμβια ζωή που φιλοξενούν), ενώ το ρόλο της δεξαμενής αποθήκευσης (του αβιοτικού δηλαδή στοιχείου που κινείται αργά και είναι απρόσιτο στους οργανισμούς) έχει το υπέδαφος. (Σκορδούλης, Κ. & Σωτηράκου, 2005)

52

Σχήμα 2.2 : Ο κύκλος του άνθρακα στο γήινο οικοσύστημα. .

53

Όξινη βροχή

54

3. Όξινη βροχή Η βροχή ή βροχόπτωση ή υδατόπτωση είναι μια υγρή κατακρήμνιση και ανήκει στα υδατώδη μετεωρολογικά κατακρημνίσματα (web1). Η οξύτητα ενός διαλύματος καθορίζεται από το pH του, το οποίο ορίζεται ως αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου. Το pH ουδέτερου διαλύματος ισούται με 7 (Μπεργελές,2006). Προσοχή: Η κλίμακα του pH είναι λογαριθμική. Αυτό σημαίνει ότι ένα διάλυμα που έχει pH=3 είναι 10 φορές πιο όξινο σε σχέση με ένα διάλυμα που έχει pH=4. Μια διαφορά 2 μονάδων στην κλίμακα του pH δηλώνει ότι η οξύτητα είναι 100 φορές μεγαλύτερη κ.ο.κ. (web 10). Η βροχή (και τα άλλα υδατώδη μετεωρολογικά κατακρημνίσματα) σχεδόν πάντα δίνει όξινη αντίδραση, γιατί περνώντας μέσα από τον ατμοσφαιρικό αέρα απορροφά τουλάχιστον διοξείδιο του άνθρακα (CO2), που είναι από τα φυσικά συστατικά της ατμόσφαιρας της Γης. Η μικρή, σχετικά, αυτή οξύτητα από ένα αραιό και ασθενές οξύ δεν έχει ορατές συνέπειες στο φυσικό και οικιστικό περιβάλλον (web2). Η «φυσική» οξύτητα του νερού της βροχής θεωρείται ότι έχει pH = 5,6, τιμή που αντιστοιχεί στην τιμή καθαρού νερού σε ισορροπία με τη συνολική ατμοσφαιρική συγκέντρωση του CO2 (300 ppm) (Πελεκάση, 1988). Ωστόσο, ο όρος όξινη βροχή δεν αναφέρεται σ' αυτό το φυσικό επίπεδο οξύτητας.

Ορισμός Ο όρος όξινη βροχή χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει την αυξημένη τιμή του pH της βροχής, η οποία προκαλείται από την παρουσία των ρυπαντικών ουσιών SOx και ΝΟx στην ατμόσφαιρα. Οι ουσίες αυτές με την παρουσία υγρασίας στην ατμόσφαιρα σχηματίζουν διαλύματα οξέων που προσροφώνται πάνω στα αιωρούμενα σωματίδια και στη συνέχεια εναποτίθενται στο έδαφος ή μεταφέρονται στο έδαφος με τη βροχή. Για τη βροχή τιμές pH μικρότερες του 5,6 τη χαρακτηρίζουν όξινη και άρα βλαβερή (Μπεργελές, 2006).

55

3.1. Ιστορική αναδρομή Η πρώτη αναφορά για το φαινόμενο της όξινης βροχής έγινε από τον Άγγλο Angus Smith (1872) στο βιβλίο του “Air and Rain. The beginnings of a chemical climatology”, όπου μεταξύ των άλλων καταλήγει: «...στην περίπτωση που το νερό της βροχής είναι όξινο, αυτό θα οφείλεται σε ανθρώπινες δραστηριότητες...». Ο A. Smith έκανε προσεκτική περιγραφή της μεθοδολογίας του και των πειραματικών του διατάξεων σε ένα μεγάλο αριθμό πειραμάτων που διενήργησε. Οι τιμές οξύτητας εκείνων των πειραμάτων, σύμφωνα με εκτιμήσεις ειδικών, αντιστοιχούν σε τιμές pH γύρω στο 4 (Πελεκάση, 1988). Εισήγαγε τον όρο όξινη βροχή και περιέγραψε πρώτος τον τρόπο με τον οποίο το θειικό οξύ στον αέρα διαβρώνει τα μέταλλα και αποχρωματίζει τα υφάσματα (Σκορδούλης, Σωτηράκου, 2005). Αντίστοιχες μετρήσεις έγιναν την περίοδο 1937 – 38 στη Γερμανία από τους Ernst και Reinerz, το 1954 στη Βοστώνη των Η.Π.Α. από τον Landsberg και το 1960 στη Δρέσδη της Γερμανίας από τον Mrose. Ο Σουηδός Svante Odin ήταν εκείνος που, εγκαθιστώντας ένα Σκανδιναβικό δίκτυο μέτρησης της χημείας των επιφανειακών υδάτων, έδειξε ότι η όξινη βροχή είναι μεγάλης κλίμακας τοπικό φαινόμενο, ότι μεταφέρθηκε σε μακρινές χώρες της Ευρώπης και ότι υπήρχαν εποχικές διακυμάνσεις της οξύτητας. Μετρώντας το pH αρκτικών πάγων, οι Koerner και Fisher (1982) παρατήρησαν ότι ενώ τα τελευταία 5000 χρόνια το pH ήταν σχεδόν σταθερό (περίπου 5,5), τα τελευταία 20 χρόνια το pH του αρκτικού χιονιού μειωνόταν σταθερά στο 5,1 – 5,3. Οι Koerner και Fisher συμπέραναν ότι, εφόσον η γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας δεν άλλαξε, η ανοδική τάση της οξύτητας στις περιοχές αυτές πρέπει να οφείλεται σε μεταφορά ρύπων από την Κ. Ευρώπη και τη Β.Αμερική (Πελεκάση, 1988). 3.2. Το νερό στην ατμόσφαιρα

O κύκλος του νερού — γνωστός και ως υδρολογικός κύκλος — είναι η συνεχής ανακύκλωση του νερού της Γης μέσα στην υδρόσφαιρα και στην ατμόσφαιρα. Το συνεχές της κυκλικής διαδικασίας του κύκλου του νερού επιτυγχάνεται εξαιτίας της ηλιακής ακτινοβολίας. Το νερό του πλανήτη αλλάζει συνεχώς φυσική κατάσταση, από τη στερεά μορφή των πάγων στην υγρή μορφή των ποταμών, λιμνών και της θάλασσας και την αέρια κατάσταση των υδρατμών (web 3).

Η ατμόσφαιρα αποτελείται εκτός από τα αέρια που συνιστούν τον ξηρό αέρα και από μία ποσότητα υδρατμών. Αυτοί προέρχονται από την εξάτμιση των φυσικών υδροσυλλεκτών στην επιφάνεια του εδάφους (ωκεανοί, θάλασσες, ποταμοί, λίμνες), από την εξάχνωση των πάγων και από την αναπνοή των φυτών (Αριανούτσου et al., 2003). Η ποσότητά τους είναι μεταβλητή με κατ’ όγκο αναλογία που κυμαίνεται από 0 μέχρι 4%. Η κατανομή των υδρατμών παρουσιάζεται εξαιρετικά μεταβλητή τόσο χωρικά όσο και χρονικά. Η ποσότητά τους ελαττώνεται ταχύτατα με το ύψος, συνεπώς σε ύψος 10 km η ποσότητα των υδρατμών πρέπει να είναι πολύ μικρή και σχεδόν αμελητέα σε ακόμη μεγαλύτερα ύψη. Από τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας μέσω της διαδικασίας της συμπύκνωσής τους δημιουργούνται τα νέφη, τα οποία κάτω από κατάλληλες συνθήκες προκαλούν φαινόμενα υετού, όπως βροχή, χιόνι, χαλάζι, κ.ά. Η συμπύκνωση των υδρατμών σε πλήθος υδροσταγόνων (υγρή μορφή) ή παγοκρυστάλλων (στερεή μορφή) δημιουργούν εκτεταμένα νεφικά στρώματα, τα οποία μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες νερού, το οποίο είναι ζωτικής σημασίας για τη συνέχιση της ζωής στη Γη (Λαζαρίδης, 2005). Για την καλύτερη κατανόηση αυτών των φαινομένων κρίνεται απαραίτητη η ανάλυση του υδρολογικού κύκλου.

56

Ο υδρολογικός κύκλος Ο υδρολογικός κύκλος (hydrologic cycle) περιλαμβάνει μια σειρά διαδικασιών με τις οποίες το νερό κυκλοφορεί μεταξύ υδρόσφαιρας, ατμόσφαιρας, ξηράς και θάλασσας. Σε αυτή την αλυσίδα το νερό εμφανίζεται με όλες τις μορφές: υγρό, αέριο (υδρατμοί), στερεό (χιόνι, χαλάζι). Το σύνολο της ενέργειας που κατευθύνει τον κύκλο του νερού προέρχεται σχεδόν αποκλειστικά από τον ήλιο. Το συνολικό φαινόμενο της κυκλοφορίας και κατανομής του νερού στην ατμόσφαιρα και τη γη μπορεί να εκφρασθεί από τη σχέση: P=R+E+I Όπου: P = τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (precipitation) E = η πραγματική εξατμισοδιαπνοή (evapotranspiration ) R = η επιφανειακή απορροή (runoff) I = η κατείσδυση (infiltration) Τα παραπάνω μεγέθη μπορούν να εκφρασθούν σε ύψος νερού (mm) ή σε όγκο νερού (m3) ή σε ποσοστό επί τοις εκατό (%). Το νερό στην ατμόσφαιρα βρίσκεται με τη μορφή υδρατμών και αφού υποστεί συμπύκνωση πέφτει στην επιφάνεια της γης σε υγρή (βροχή) ή στερεή μορφή (χαλάζι, χιόνι). Με τον όρο ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα περιλαμβάνονται όλες οι μορφές με τις οποίες το νερό φθάνει στη γη (βροχή, χιόνι, χαλάζι κ.λπ.). Όλες οι μορφές κατακρημνισμάτων ανάγονται σε ισοδύναμο ύψος βροχής. Όσον αφορά τη χιονόπτωση, όταν δεν υπάρχουν ακριβή στοιχεία (πυκνότητα χιονιού), θεωρείται ότι 10 mm ύψος χιονιού ισοδυναμούν με 1 mm ύψος βροχής (αναλογία 10:1). Η εξατμισοδιαπνοή αντιπροσωπεύει τις ποσότητες του νερού, που επανέρχονται στην ατμόσφαιρα με τη συνδυασμένη δράση της εξάτμισης και της διαπνοής. Εξάτμιση είναι η διαδικασία μεταφοράς, με τη μορφή υδρατμών, του νερού από την επιφάνεια της γης στην ατμόσφαιρα με σύγχρονη κατανάλωση ηλιακής ενέργειας, απαραίτητης για την αλλαγή της φάσης του νερού από υγρή σε αέρια. Με τον όρο διαπνοή εννοούνται οι διαδικασίες εκείνες με τις οποίες το νερό μεταβαίνει από την υγρή στην αέρια φάση διαμέσου του σώματος των φυτών. Η εξατμισοδιαπνοή εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως: θερμοκρασία εδάφους - αέρα, υγρασία εδάφους-αέρα, ταχύτητα ανέμου, βαρομετρική πίεση, ηλιακή ακτινοβολία, είδος χλωρίδας, πορώδες, κ.λπ. Υπάρχουν πολλοί εμπειρικοί τύποι υπολογισμού της πραγματικής ή δυνητικής εξατμισοδιαπνοής (Turc, Coutagne, Thornthwaite κ.ά). Η δυνητική εξατμισοδιαπνοή είναι ένας κλιματικός δείκτης και εκφράζει τη μέγιστη ποσότητα νερού που θα εξατμιζόταν ή διαπνεόταν από τα φυτά, αν τα αποθέματα ήταν αρκετά για να αναπληρώσουν τις απώλειες. Η πραγματική εξατμισοδιαπνοή σε πολλές ημίξηρες λεκάνες της Ελλάδας ανέρχεται σε 70-85% του ετήσιου ύψους βροχόπτωσης, ενώ στις ορεινές περιοχές φθάνει έως 55%.

57

Ο κύκλος του νερού Η απορροή αντιπροσωπεύει το μέρος των κατακρημνισμάτων το οποίο, αφού πέσει στην επιφάνεια της γης και ένα μέρος του κατακρατηθεί για τη συμπλήρωση των αναγκών του εδάφους, παραλαμβάνεται από τους χειμάρρους και οδηγείται με τη βαρύτητα στους τελικούς αποδέκτες (θάλασσα, λίμνες). Η ολική απορροή περιλαμβάνει τόσο την επιφανειακή, όσο και την υπόγεια απορροή δηλ. το νερό το οποίο αφού αρχικά διηθηθεί βρίσκει διέξοδο και επανέρχεται στην επιφάνεια προστιθέμενο στα επιφανειακά νερά. Κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την επιφανειακή απορροή είναι: κλιματικοί (ένταση βροχοπτώσεων, υγρασία αέρα, άνεμοι, εξάτμιση), γεωμορφολογικοί (κλίση λεκάνης απορροής, υδρογραφική πυκνότητα), λιθολογικοί (είδος πετρωμάτων, περατότητα), καθώς και το είδος της φυτοκάλυψης. Η κατείσδυση αποτελεί τη σημαντικότερη διεργασία για τον καθορισμό της υδρο-οικονομίας μιας περιοχής γιατί συμβάλλει στην ανανέωση των αποθεμάτων των υπόγειων υδροφορέων. Αντιπροσωπεύει το μέρος εκείνο των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων που διαπερνά την επιφάνεια του εδάφους (αφού κάποια ποσότητα δεσμευτεί ως νερό κατακράτησης) και φθάνει στους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες προστιθέμενο στα αποθέματα των υπόγειων νερών και μετέχει στις κινήσεις του υπόγειου νερού. Η ικανότητα κατείσδυσης (infiltration capacity) εξαρτάται από την υγρασία του εδάφους, τη λιθολογία, την κλίση και τον τύπο του εδάφους, τη βλάστηση, την ένταση και κατανομή των βροχοπτώσεων κ.λπ. Μέτρο της κατείσδυσης είναι ο συντελεστής κατείσδυσης, ο οποίος εκφράζει το ποσοστό του νερού που κατεισδύει σε σχέση με την ολική βροχόπτωση. Οι τιμές του συντελεστή κατείσδυσης κυμαίνονται από 3% (φλύσχης, φυλλίτες, σχιστόλιθοι, γνεύσιοι, ηφαιστειακά πετρώματα) έως 60% (ανθρακικά πετρώματα). Πρέπει να σημειωθεί ότι η ένταση και η συχνότητα του κύκλου εξαρτώνται από το κλίμα και τη γεωγραφική θέση της περιοχής. Ο χρόνος πραγματοποίησης του κύκλου δεν είναι σταθερός, στη διάρκεια π.χ. μιας παρατεταμένης ξηρασίας ο κύκλος φαίνεται ότι έχει διακοπεί. Ο κύκλος μπορεί να συντομευθεί όταν τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα πέφτουν απευθείας στη θάλασσα /λίμνες, οπότε δεν υπάρχει επιφανειακή απορροή. Η μελέτη του υδρολογικού κύκλου γίνεται στη λεκάνη απορροής ενός ποταμού ή υδρολογική λεκάνη. Η λεκάνη απορροής καθορίζεται από τον υδροκρίτη και είναι η εδαφική έκταση από την οποία συγκεντρώνεται το σύνολο της απορροής, μέσω διαδοχικών ρευμάτων και ποταμοχειμάρρων και παροχετεύεται στη θάλασσα με ενιαίο στόμιο ποταμού, εκβολές ή δέλτα (web 18).

58

3.3. Δημιουργία της όξινης βροχής Η όξινη βροχή είναι αποτέλεσμα μιας φυσικής διαδικασίας απομάκρυνσης ρύπων από την ατμόσφαιρα που λέγεται υγρή απόθεση. Η υγρή απόθεση λαμβάνει χώρα σε περίπτωση υετού, οπότε μπορεί να συμβεί κάποιο από τα παρακάτω ενδεχόμενα: είτε σάρωση των ρύπων οι οποίοι βρίσκονται στην ατμόσφαιρα από την βροχή ή το χιόνι (απόπλυση, washout) (web4) είτε πρόσληψη των ρύπων σε ένα προηγούμενο στάδιο από τα μικρά σταγονίδια του νέφους, τα οποία αργότερα ενώνονται μεταξύ τους φτιάχνοντας σταγόνες βροχής (web6). Η όξινη βροχή δημιουργείται συνοπτικά με τον ακόλουθο τρόπο: Τα οξείδια του θείου (SOx) και τα οξείδια του αζώτου (ΝΟx) ανεβαίνουν στην ατμόσφαιρα, αναμειγνύονται με τις αέριες μάζες και κατά την κίνησή τους αντιδρούν χημικώς μεταξύ τους καθώς και με διάφορες οξειδωτικές και καταλυτικές ουσίες και με τη βοήθεια της υγρασίας και της ηλιακής ακτινοβολίας δίνουν τις διάφορες θειούχες και αζωτούχες ενώσεις, οι οποίες θα πέσουν στο έδαφος με τη βροχή, το χιόνι, το χαλάζι, κλπ. (Μπεργελές, 2006). Οι κυριότεροι πρωτογενείς ρύποι που συμμετέχουν στη δημιουργία της όξινης βροχής είναι το μονοξείδιο του αζώτου (NO), το διοξείδιο του αζώτου (NO2), το διοξείδιο του θείου (SO2) και το τριοξείδιο του θείου (SO3). Οι βασικές χημικές αντιδράσεις είναι οι εξής: ΝΟ + ½ Ο2 → ΝΟ2 ΝΟ2 + H2O → H2NO3

H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O SO2 + ½ O2 → SO3 SO3 + H2O → H2SO4 Tο ΗΝΟ3 απομακρύνεται σε σωματιδιακή μορφή ως όξινη βροχή. Κατά τη διάρκεια της μέρας έχουμε σχηματισμό του ΗΝΟ3 με ρυθμό περίπου 0.5 ppb/ώρα βάσει της αντίδρασης (Λαζαρίδης, 2006) : ΝΟ2 + ΗΟ → ΗΝΟ3 Τόσο το H2SO4 όσο και το ΗΝΟ3 είναι ευδιάλυτα στις σταγόνες των νεφών. Πρόκειται λοιπόν για μια δευτερογενή εκδήλωση ατμοσφαιρικής ρύπανσης, προερχόμενη από την αλληλεπίδραση των ατμοσφαιρικών ρύπων και της βροχόπτωσης (Μήλας, Παγώνης, 1983). Οι ρύποι αυτοί αποτελούνται κυρίως από ατμούς νιτρικού οξέος, σταγονίδια θειικού οξέος και σωματίδια θειικών και νιτρικών αλάτων. Εκτός από την υγρή μορφή με την οποία κατέρχονται στη Γη, η οποία λέγεται υγρή απόθεση οξέων, υπάρχει και η ξηρή απόθεση των οξέων ως σωματίδια (Miller Tyler, 1999). Οι ρύποι SO2 και NOx συμμετέχουν σε ποσοστό περίπου 70% και 30% αντίστοιχα. Τα ποσοστά συμβολής κάθε παράγοντα εξαρτώνται από:

Την εποχή του χρόνου

Τα οξειδωτικά μέσα που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα

Την αναλογία των παραγομένων SO2 και NOx

59

Ρύπανση του αέρα και όξινη βροχή

3.7. Παράγοντες που επηρεάζουν την οξύτητα της βροχής Η οξύτητα της βροχής εξαρτάται από τις εξής παραμέτρους (Πελεκάση, 1988):

1. Την ένταση, τη διάρκεια και τον τύπο του υετού

2. Το χρόνο παραμονής της υδροσταγόνας στην ατμόσφαιρα

3. Τη συγκέντρωση των ρύπων και τα χαρακτηριστικά τους

4. Συνοπτικά μετεωρολογικά φαινόμενα

Η αύξηση του ρυθμού βροχόπτωσης (mm/hr) αυξάνει τον παράγοντα απόπλυσης με αποτέλεσμα καλύτερο καθαρισμό της ατμόσφαιρας από τους ρύπους και συνεπώς υδροσταγόνες με πιο όξινο pH. Ο συντελεστής απόπλυσης εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση, τη χρονική στιγμή, τα χαρακτηριστικά της βροχόπτωσης και τις διαστάσεις των σωματιδίων (Παπαναστασίου, 2007). Η αύξηση του χρόνου παραμονής των υδροσταγόνων στην ατμόσφαιρα αυξάνει την οξύτητά τους ώσπου να επέλθει κορεσμός των υδροσταγόνων σε ρύπους. Ο χρόνος παραμονής τους στην ατμόσφαιρα θα εξαρτάται από την ορική ταχύτητα πτώσης της υδροσταγόνας και τις διευθύνσεις των πνεόντων ανέμων. Η ορική ταχύτητα εξαρτάται από το μέγεθος των υδροσταγόνων, γι’ αυτό και οι μεγάλες σταγόνες με μεγάλο παράγοντα απόπλυσης έχουν μικρό χρόνο παραμονής, ενώ οι μικρές σταγόνες με μικρό παράγοντα απόπλυσης παραμένουν μεγαλύτερο χρονικό διάστημα στην ατμόσφαιρα. Επομένως οι παράγοντες μέγεθος υδροσταγόνας και χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα έχουν αντίθετη δράση. Η αύξηση της συγκέντρωσης των ρύπων στην ατμόσφαιρα και η θερμοκρασιακή αναστροφή αυξάνουν την οξύτητα της βροχής. Οι ισχυροί άνεμοι απομακρύνουν τους ρύπους, οπότε έχουμε μείωση της οξύτητας της βροχής σε τοπική κλίμακα (Μήλας, Παγώνης, 1983) . Η σάρωση των ρύπων από τον υετό μέσω διεργασιών γίνεται κάτω από τα νέφη και εντός των νεφών. Σε τοπική κλίμακα είναι μεγαλύτερη η επίπτωση από τη σάρωση ρύπων κάτω από το σύννεφο, γιατί επιδρά κυρίως σε ρύπους με μικρό χρόνο ζωής, όπως π.χ. τα οξείδια του αζώτου. Σε μεγάλες χωρικές κλίμακες μεγαλύτερη είναι η επίπτωση από τη σάρωση ρύπων εντός των νεφών, με επίδραση στους ρύπους με μεγάλο χρόνο ζωής, όπως το

60

διοξείδιο του θείου (web5). 3.5. Πηγές ρύπων της όξινης βροχής Οι κυριότεροι ατμοσφαιρικοί ρύποι που συμμετέχουν στη δημιουργία της όξινης βροχής είναι τα οξείδια του θείου και τα οξείδια του αζώτου. Μεγαλύτερη συμμετοχή ως σήμερα στη δημιουργία όξινης βροχής έχουν τα οξείδια του θείου. Η συμβολή τους όμως μειώνεται τα τελευταία χρόνια, ενώ των οξειδίων του αζώτου αυξάνεται (Μπεργελές, 2006).

Χημικός τύπος

Ονομασία Χαρακτηριστικά

SO2 Διοξείδιο του θείου Άχρωμο, διαβρωτικό, χαρακτηριστικής οσμής, διαλυτό στο νερό (Η2SO3)

SO3 Τριοξείδιο του θείου

Ιδιαίτερα διαβρωτικό, διαλυτό στο νερό (Η2SO4)

NO Μονοξείδιο του αζώτου

Άχρωμο, άοσμο, οξειδώνεται από Ο3 και Ο2

NO2 Διοξείδιο του αζώτου

Καστανόχρωμο, χαρακτηριστικής οσμής

Οξείδια του θείου Είναι αέρια και συμπεριλαμβάνουν το διοξείδιο του θείου και το τριοξείδιο του θείου. Από αυτά, το σημαντικότερο είναι το διοξείδιο του θείου γιατί αποτελεί το 97 – 99% του συνόλου των οξειδίων του θείου που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα, είναι σταθερότερο και προκαλεί σημαντικότερες επιδράσεις από το τριοξείδιο του θείου. Οι φυσικές πηγές του διοξειδίου του θείου αποτελούνται από τα αέρια των ηφαιστείων, τις πυρκαγιές των δασών, τη βιολογική αποσύνθεση οργανικών υλικών (φυτών και ζώων), τα προϊόντα της αναερόβιας μικροβιακής δραστηριότητας στους υγρότοπους. Οι ωκεανοί αποτελούν σημαντική φυσική πηγή αερίων θειούχων ενώσεων, λόγω της βιολογικής δραστηριότητας του φυτοπλαγκτού και ζωοπλαγκτού (Πελεκάση, 1988). Οι ανθρωπογενείς πηγές του διοξειδίου του θείου είναι κυρίως η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής και η εξόρυξη και καύση υγρών και στερεών ορυκτών καυσίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο, όπως ο λιγνίτης, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Οι μεταφορές με οχήματα, πλοία και αεροπλάνα εκπέμπουν διοξείδιο του θείου. Αυτές οι πηγές θα μπορούσαν να ταξινομηθούν σε: α) Βιομηχανικές δραστηριότητες: βιομηχανική καύση μαζούτ για θέρμανση ή παραγωγή ατμού, βιομηχανίες οξείδωσης θειούχων ορυκτών για την εξαγωγή μετάλλου, διυλιστήρια πετρελαιοειδών, βιομηχανίες παραγωγής θειικού οξέος. β) Εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας: καύση μαζούτ ή άνθρακα για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. γ) Κεντρική θέρμανση κατοικιών: καύση μαζούτ, πετρελαίου. δ) Μεταφορές: διάφορα μεταφορικά μέσα, κυρίως φορτηγά που κινούνται με ακάθαρτο πετρέλαιο (Μπεργελές, 2006). Σημαντική συμβολή στην κατανόηση της ενότητας αυτής έχει η παράθεση του κύκλου του θείου. Ο κύκλος του θείου Το θείο είναι ένα σημαντικό στοιχείο, τόσο από γεωχημική όσο και βιολογική άποψη. Η σημασία του ανάγεται στην παρουσία του σε ορισμένα αμινοξέα. Ο κύκλος του θείου είναι μια φυσική διαδικασία διαμέσου της οποίας λαμβάνει χώρα κυκλική μεταφορά του θείου από την ατμόσφαιρα στο έδαφος και τα φυτά, διαμέσου φυσικών διαδικασιών με τη βοήθεια αποσυνθετικών βακτηρίων και μυκήτων. Η κυκλική αυτή διαδικασία εξασφαλίζει

61

την ύπαρξη του θείου σε επαρκείς ποσότητες προκειμένου να χρησιμοποιηθεί στις βιολογικές/βιοχημικές διαδικασίες. Το θείο υπάρχει στη φύση σε διάφορες βαθμίδες οξείδωσης και μπορεί εύκολα να μετατραπεί από μια κατάσταση οξείδωσης σε άλλη. Οι πιο σημαντικές βιοχημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα όταν βρίσκεται στην ανόργανη μορφή του. Οι αντιδράσεις του θείου που καταλύονται από βακτήρια λαμβάνουν χώρα στο έδαφος, καθώς εκεί μεταφέρεται διαμέσου των βροχοπτώσεων. Το θείο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα ως υδρόθειο (H

2S) με τη χρήση των καυσίμων, από τις

εκρήξεις ηφαιστείων, από την ανταλλαγή αερίων στην επιφάνεια των ωκεανών και από την αναερόβια αποικοδόμηση οργανικών ενώσεων. Στη συνέχεια, το Η

2S οξειδώνεται προς SO

2,

το οποίο με τους υδρατμούς δημιουργεί H2SO

4 που μεταφέρεται στο έδαφος με τις

βροχοπτώσεις (φαινόμενο όξινης βροχής). Το θείο σε διαλυτή μορφή κυρίως θειικών ιόντων, δεσμεύεται από τα φυτά, χρησιμοποιείται για το σχηματισμό αμινοξέων και εισέρχεται στην τροφική αλυσίδα, ενώ ελευθερώνεται πάλι στην ατμόσφαιρα με την αποσύνθεση. Στο έδαφος, το θείο που βρίσκεται σε οργανικές ενώσεις μετατρέπεται σε ανόργανο θείο διαμέσου της αποσύνθεσης τους (αναερόβια αποικοδόμηση) από βακτήρια. Το ανόργανο θείο στη

συνέχεια μετατρέπεται σε στοιχειακό θείο (S0

) διαμέσου αερόβιας διαδικασίας και τη

δράση βακτηρίων. Το στοιχειακό θείο μετατρέπεται σε θειικά ιόντα (SO4

2-

) πάλι με τη

δράση κατάλληλων βακτηρίων. Τα θειικά ιόντα αφομοιώνονται από τα φυτά ή τους μικροοργανισμούς προκειμένου να σχηματίσουν οργανικές ενώσεις θείου. Ορισμένα βακτήρια έχουν την ικανότητα να μεταβολίζουν το άτομο του θείου σε υδρόθειο (H

2S). Το

υδρόθειο που εμφανίζεται σε στάσιμα νερά παράγεται από την αναερόβια αποσύνθεση οργανικών θειούχων ενώσεων ή από βακτήρια που ανάγουν τα θειικά ιόντα. Επίσης, ποσότητα θείου εισέρχεται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή διοξειδίου του θείου διαμέσου της ατελούς καύσης καυσίμων και αποτελεί σήμερα μία από τις κύριες πηγές ρύπανσης της ατμόσφαιρας (web 4).

62

Ο κύκλος του θείου στη φύση Οξείδια του αζώτου Τα σπουδαιότερα από αυτά είναι το μονοξείδιο του αζώτου και το διοξείδιο του αζώτου. Το μονοξείδιο του αζώτου, στην ατμόσφαιρα μετατρέπεται αργά σε διοξείδιο. Η αντίδραση αυτή επιταχύνεται σε αύξηση της ρύπανσης της ατμόσφαιρας. Τα οξείδια του αζώτου ανήκουν στα φωτοχημικά οξειδωτικά (Δαμιανάκη, 1994). Οι φυσικές πηγές οξειδίων του αζώτου είναι οι πυρκαγιές των δασών, οι αστραπές (ηλεκτρικές εκκενώσεις της ατμόσφαιρας) κατά τη διάρκεια των καταιγίδων, διαμέσου αντίδρασης σε υψηλή θερμοκρασία του Ν2 με το Ο2 αντίδραση, οι καύσεις της βιομάζας και απονιτροποίηση από τα βακτήρια στο έδαφος (web 8). Περισσότερο από το 60% του συνόλου των εκπομπών των οξειδίων του αζώτου λαμβάνουν χώρα στις αστικές περιοχές. Η μεγαλύτερη ποσότητα των οξειδίων του αζώτου από τις ανθρώπινες δραστηριότητες προέρχεται από τις καύσεις σε υψηλές θερμοκρασίες. Τέτοιες καύσεις πραγματοποιούνται στις μηχανές εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων. Η κύρια ένωση του αζώτου, η οποία περιέχεται στα καυσαέρια των αυτοκινήτων είναι το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ), το οποίο παρουσία του Ο2 του ατμοσφαιρικού αέρα μετατρέπεται μερικώς σε σε ΝΟ2. Όσο ψηλότερη είναι η θερμοκρασία της καύσης, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ποσότητα του οξειδίου του αζώτου που σχηματίζεται (Μπεργελές, 2006). Οξείδια του αζώτου προκύπτουν και από βιομηχανικές δραστηριότητες, όπως π.χ. από τους περιστρεφόμενους κλιβάνους παραγωγής κλίνγερ των τσιμεντοβιομηχανιών (όπου καίγονται ορυκτά καύσιμα), που λειτουργούν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (Καπούλας, 2006). Παρακάτω αναπτύσσεται ο κύκλος του αζώτου. Ο κύκλος του αζώτου Ο κύκλος του αζώτου ξεκινά με τη μετατροπή του ατμοσφαιρικού αζώτου σε αμμωνία με τη βοήθεια φυσικών διεργασιών όπως η ηλιακή και η κοσμική ακτινοβολία. Στη βιομηχανία μετατρέπονται τεράστιες ποσότητες ατμοσφαιρικού αζώτου σε αμμωνία. Βιολογικά μετατρέπεται το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία (ΝΗ3) και αμμωνιακά άλατα (ΝΗ4+) με τη βοήθεια μικροοργανισμών (π.χ. κυανοβακτήριια). Η αμμωνία χρησιμοποιείται από τα φυτά σαν πηγή αζώτου. Οι αμμωνιακές ενώσεις που υπεισέρχονται στο μεταβολισμό των έμβιων όντων μετατρέπονται σε διάφορες αζωτούχες οργανικές ενώσεις (αμινοξέα, πρωτεΐνες) οι οποίες είναι απαραίτητες για την επιβίωσή τους. Κατάλοιπο των νεκρών οργανισμών είναι πάλι η αμμωνία. Η αμμωνιοποίηση (nitrogen fixation) είναι μια βιολογική διαδικασία η οποία παρίσταται με την εξίσωση: N2 + 3H2 (Cyan bacteria) → 2NH3 Μετά την αμμωνιοποίηση, η αμμωνία και τα αμμωνιακά άλατα μετατρέπονται σε νιτρώδη (ΝΟ2-) και νιτρικά (ΝΟ3-) άλατα με μια διαδικασία η οποία ονομάζεται νιτροποίηση (nitrification). Αερόβια βακτήρια χρησιμοποιούν οξυγόνο με σκοπό τη νιτροποίηση. Το αμμωνιακά άλατα μετατρέπονται σε νιτρώδη με το βακτήριο nitrosomonas και τα νιτρώδη σε νιτρικά άλατα με το βακτήριο nitrobacter.

63

Ο κύκλος του αζώτου στη φύση. Τα φυτά απορροφούν και αφομοιώνουν αμμωνιακά και νιτρικά άλατα τα οποία μετατρέπονται σε οργανικές ενώσεις που περιέχουν άζωτο υπό μορφή διαφόρων αμινοομάδων (R-NH2), όπως οι πρωτεΐνες, τα αμινοξέα και το DNA. Τα ζώα δεν μπορούν να απορροφήσουν άμεσα τα νιτρικά, αλλά μόνο έμμεσα μέσω των φυτών και των φυτοφάγων ζώων. Όταν ολοκληρωθεί η διαδικασία της νιτροποίησης και εκπληρωθούν οι ανάγκες των φυτών και των ζώων σε αζωτούχες ενώσεις, ειδικά βακτήρια αρχίζουν την διαδικασία της αμμωνιοποίησης με σκοπό να μετατρέψουν και πάλι τα νιτρικά θρεπτικά άλατα σε αμμωνία και ευδιάλυτα αμμωνιακά άλατα. Αμέσως μετά, άλλα ειδικά αναερόβια βακτήρια (ετερότροφοι ανεκτικοί αναερόβιοι μικροοργανισμοί όπως acrhromobacter, bacillus, denitrobacillus) θα τα μετατρέψουν σύμφωνα με μια διαδικασία η οποία ονομάζεται απονιτροποίηση (denitrification), σε αέριο άζωτο το οποίο ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Η αδρανοποίηση των νεκρών οργανικών ενώσεων έχει σαν κατάλοιπο και πάλι την αμμωνία (ΝΗ3). Η ουρία είναι επίσης κατάλοιπο του μεταβολισμού των ζώων. Η ουρία καθώς και διάφορες άλλες αζωτούχες ενώσεις από νεκρούς οργανισμούς μετατρέπονται κατά τη διαδικασία της αδρανοποίησης σε αμμωνία και στη συνέχεια γίνεται η νιτροποίηση και η απονιτροποίησή της σε Ν2 (web 19).

64

Μία ολοκληρωμένη εικόνα του παγκόσμιου κύκλου του αζώτου. (1) Αστικές περιοχές: NΟx εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα από καύσεις σε υψηλή θερμοκρασία. (2) Καύσεις βιομάζας: ελευθερώνονται NO

x, NH

3 και Ν

2Ο στηνατμόσφαιρα . (3) Γεωργία και κτηνοτροφία: το άζωτο

δεσμεύεται στο έδαφος και τα νερά με την χρήση λιπασμάτων. Η απονιτροποίηση ελευθερώνει Ν

2 και Ν

2Ο στην ατμόσφαιρα. Με τα απόβλητα των ζώων και την χρήση

λιπασμάτων ελευθερώνεται αμμωνία. (4)Φυσικές πηγές: Το άζωτο δεσμεύεται από βακτήρια στο έδαφος ενώ η απονιτροποίηση ελευθερώνει Ν

2 και Ν

2Ο στην ατμόσφαιρα. (5)

Υγρή και ξηρή εναπόθεση: Νιτρικά και αμμωνιακά άλατα μεταφέρονται από την ατμόσφαιρα στο έδαφος και τη θάλασσα. (6) Αστραπές: ΝΟx παράγεται διαμέσου αντίδρασης σε υψηλή θερμοκρασία του Ν

2 με Ο

2.

3.6. Επιπτώσεις της όξινης βροχής Τα φυσικά ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα, όπως είδαμε, είναι ελαφρώς όξινα. Όμως η βροχόπτωση σε μία ανατολική περιοχή των Η.Π.Α. σήμερα είναι 10 φορές πιο όξινημε pH 4,3. Σε μερικές περιοχές είναι 100 φορές πιο όξινη με pH 3. Κάποιες πόλεις και κορυφές βουνών λούζονται με το νέφος που είναι τόσο όξινο όσο ο χυμός του λεμονιού με pH 2,3, περίπου 1000 φορές παραπάνω από την οξύτητα της φυσιολογικής κατακρήμνισης. Κάποιες φορές το pH της βροχής μπορεί να πλησιάσει ακόμα και εκείνο των οξέων μιας μπαταρίας, όπως συνέβη στο Wheeling της Δυτικής Βιρτζίνια στις Η.Π.Α. (Miller Tyler, 1999). Παγκοσμίως, οι περιοχές που υποφέρουν από την όξινη βροχή έχουν κοινά χαρακτηριστικά: είναι συχνά ορεινές περιοχές κοντά στις οποίες υπάρχουν λίμνες και δάση και συγκεντρωμένες στη βιομηχανοποιημένη περιοχή του βορείου ημισφαιρίου (Σιαφάκα, 2008).

65

Η επικινδυνότητα από την όξινη βροχή στα διάφορα σημεία της Ευρώπης. Με κόκκινο χρώμα σημειώνονται οι περιοχές που αντιμετωπίζουν το μεγαλύτερο κίνδυνο και με κίτρινο οι περιοχές με μέτριο επίπεδο κινδύνου (web 14). Τόσο μεγάλες διαφορές στο pH της βροχής προκαλούν ποικίλες επιπτώσεις: 3.6.1. Στα χερσαία οικοσυστήματα Η απόθεση οξέων ενέχει διάφορες επιβλαβείς επιπτώσεις στα χερσαία οικοσυστήματα, ιδιαίτερα όταν το pH πέφτει κάτω από 5,1. Είναι δυνατό να καταστρέψει άμεσα τα δέντρα προσβάλλοντας φύλλα, βελόνες και φλοιό, αλλά η πιο σοβαρή επίπτωση είναι η εξασθένιση των δέντρων. Αφαιρεί από αυτά τις προστατευτικές τους ουσίες, έτσι ώστε να γίνουν πιο επιρρεπή σε άλλα είδη βλαβών, όπως αυξημένη ευαισθησία σε παγετούς, έντομα, μύκητες,ασθένειες με αποτέλεσμα μείωση της φωτοσύνθεσης και της ανάπτυξης. Ελαττώνει το pH εδάφους με αποτέλεσμα να αναστέλλονται λειτουργίες μικροοργανισμών και να μειώνεται η γονιμότητα των εδαφών. Το όξινο νερό διαλύει θρεπτικά συστατικά του εδάφους και αυτό καθιστά το έδαφος φτωχότερο καισυνεπώς καθυστερεί την ανάπτυξη της βλάστησης (Καπούλας, 2006). Το νιτρικό οξύ και τα νιτρικά άλατα της απόθεσης οξέων μπορεί να οδηγήσουν σε υπερβολικά επίπεδα αζώτου στο έδαφος. Αυτό υπερδιεγείρει την ανάπτυξη άλλων φυτών και εντείνει τη μείωση των λοιπών θρεπτικών συστατικών του εδάφους , που με τη σειρά τους μειώνουν την ανάπτυξη των δασών και την αντοχή τους. Η απόθεση οξέων φαίνεται να συσχετίζεται ακόμα και με τη μείωση του αριθμού κάποιων πτηνών, σύμφωνα με τις υποθέσεις Ολλανδών επιστημόνων. Λόγω της απόπλυσης του ασβεστίου από το έδαφος, ελαττώνονται οι πληθυσμοί των σαλιγκαριών. Τα σαλιγκάρια είναι η κύρια πηγή ασβεστίου για τα ωδικά πτηνά και καθώς αυτά άρχισαν να γίνονταιόλο και πιο σπάνια, τα πουλιά άρχισαν να γεννούν αυγά με προβληματικό κέλυφος,λόγω έλλειψης ασβεστίου. Τα περισσότερα νεογνά παρουσιάζουν δυσπλασία των οστών, βασικό

66

σύμπτωμα της έλλειψης ασβεστίου.Τα ωδικά πτηνά των δασών της Γερμανίας, Νορβηγίας, Σουηδίας και Ελβετίας γεννούν όλο και περισσότερα προβληματικά αυγά. Οι έρευνες δείχνουν ότι η οξύτητα των δασικών εδαφών αυξήθηκε στο δεκαπλάσιο τα τελευταία 20 – 50 χρόνια σε τεράστιες περιοχές της Ευρώπης και της ανατολικής Βόρειας Αμερικής. Λιγότερο ευπαθείς είναι οι περιοχές όπου επικρατούν τα ασβεστολιθικά εδάφη και περιέχουν αλκαλικές ουσίες που εύκολα διαλύονται στο νερό και μπορούν να εξουδετερώσουν τα οξέα. Όμως, ακόμα και σε αυτές τις περιοχές η επαναλαμβανόμενη έκθεση από τον ένα χρόνο στον άλλο μπορεί να μειώσει τα χημικά συστατικά που εξουδετερώνουν τα οξέα σε ιδιαίτερα αλκαλικά εδάφη (Miller Tyler, 1999). 3.6.2. Επιπτώσεις στα υδατικά οικοσυστήματα Οι επιβλαβείς επιπτώσεις της όξινης βροχής στα υδατικά οικοσυστήματα γίνονται ιδιαίτερα αισθητές σε pH κάτω του 5,5 (Miller Tyler, 1999). Προκαλεί μείωση του pH των επιφανειακών υδάτων και κυρίως των λιμνών, με αποτέλεσμα ακόμα και την εξαφάνιση κάποιων ειδών. Νερά χαμηλής οξύτητας διεγείρουν τον βλεννογόνο σχηματισμό που φράζει τα βράγχια των ψαριών και δυσχεραίνει την πρόσληψη οξυγόνου και με τον τρόπο αυτό φονεύει πολλά αλιευματικά είδη. Τα νιτρικά και αμμωνιακά που περιέχονται στην όξινη βροχή προκαλούν αύξηση του φυτοπλαγκτού με αποτέλεσμα τη μείωση του διαλυμένου οξυγόνου. Ένα άλλο αποτέλεσμα της αυξημένης οξύτητας των υδάτων είναι ότι δεν κατακρατείται στον οργανισμό η απαραίτητη ποσότητα ασβεστίου, με συνέπεια τα ψάρια να έχουν παραμορφωμένη σπονδυλική στήλη και να μην επιβιώνουν. Τα προβλήματα στην αναπαραγωγή και επιβίωση του πλυθησμού κάποιων ειδών διαταράσσουν όλο το οικοσύστημα δημιουργώντας κενά στην τροφική αλυσίδα με αποτέλεσμα τον κανιβαλισμό. Επιστήμονες στη Νορβηγία διαπίστωσαν ότι μετά από έντονη βροχόπτωση σε ορισμένες περιπτώσεις τα ποτάμια έχουν χαμηλότερο pH από τη βροχή. Η παρατήρηση αυτή οδήγησε στο συμπέρασμα ότι οι όξινες ουσίες που μειώνουν το pH των ποταμών, κατά τις βροχοπτώσεις, δεν είναι μόνο αυτές που σχηματίζονται στην ατμόσφαιρα από το νερό και τα οξείδια. Θα πρέπει τα νερά της βροχής να παρασέρνουν από τα πετρώματα θειούχα, θειώδη και θειικά άλατα, που υπάρχουν σε σημαντικές ποσότητες σε περιοχές με μεγάλη βιομηχανική ανάπτυξη, με αποτέλεσμα την αύξηση της οξύτητας. (Καπούλας, 2006). ‘Οσο το pH των υδάτων μειώνεται, τόσο αυξάνεται στο έδαφος του βυθού η συγκέντρωση του αργιλίου, το οποίο είναι τοξικό και μαζί με άλλα μέταλλα (εδάφη με μεγάλη οξύτητα εκπέμπουν και άλλα μέταλλα όπως μαγγάνιο, σίδηρο, υδράργυρο, κ.τ.λ.) καταστρέφουν τη ζωή όπου εμφανίζονται (Μπεργελές, 2006). Οι πρώτες υποψίες για τη δράση της όξινης βροχής υπήρχαν ήδη απότη δεκαετία του 1950. Το 1959 ο Νορβηγός A. Dannevig παρατήρησε ότι η οξύτητα των λιμνών ευθυνόταν για τη μείωση του αριθμού των ψαριών σε όξινες λίμνες. Πολλά άρθρα γράφτηκαν στις εφημερίδες με δραματικούς τίτλους πάνω από φωτογραφίες νεκρών ψαριών. 3.6.3. Eπιπτώσεις στα υλικά Η όξινη βροχή διαβρώνει και βαθμιαία καταστρέφει διάφορα υλικά. Το SO2 επηρεάζει έντονα υλικά όπως το δέρμα, το χαρτί, οι ηλεκτρικές συνδέσεις (καλώδια), οι βαφές και τα τεχνητά υφάσματα όπως το νάιλον (web 13). Μέταλλα όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος, ο χαλκός και το νικέλιο διαβρώνονται με αυξημένους ρυθμούς υπό την παρουσία SO2. Διαλύει άλατα και προκαλεί ρωγμές στα σκληρά πετρώματα, με αποτέλεσμα να διαλύονται

67

βαρέα μέταλλα (Μπεργελές, 2006). Επίσης, προκαλεί διάβρωση οικοδομικών υλικών όπως ασβεστόλιθος, οικοδομικές πέτρες, τσιμέντο και κεραμικά (Καπούλας, 2006). Αυτό συνεπάγεται κόστος δεκάδων δισεκατομμυρίων δολαρίων για επισκευές μόνο στις Η.Π.Α. (Σκορδούλης, Σωτηράκου, 2005). Τέλος, φθορά προκαλεί και στο γυαλί (Καλλιφατίδου, 1990). 3.6.4. Επιπτώσεις στα μνημεία Ιδιαίτερα ανησυχητική, ειδικά για χώρες με πλούσια πολιτιστική κληρονομιά, όπως η Ελλάδα, είναι η επίπτωση της όξινης βροχής στα μνημεία. Διαβρώνει και καταστρέφει ανεπανόρθωτα τα έργα τέχνης, όπως αγάλματα, μαρμάρινα μνημείακαι τοιχογραφίες που επιβίωσαν εκατοντάδες χρόνια. Μετατρέπει το ανθρακικό ασβέστιο των μαρμάρων σε θειικό ασβέστιο (γύψο) (Καπούλας, 2006). CaCO3 + SO3 + 2H2O → CaSO4.2H2O + CO2

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2 Φθορές στα μαρμάρινα έργα τέχνης προκαλούνται και από το διοξείδιο του άνθρακα,το οποίο παρουσία υγρασίας δίνει ανθρακικό οξύ. Το ανθρακικό οξύ μετατρέπει τον ασβεστίλιθο στο ευδιάλυτο διανθρακικό άλας (Αγγελακοπούλου, 2008). Οι αλλοιώσεις στα μνημεία είναι πολλές φορές εμφανείς. Ειδικά σε περιπτώσεις όπως η Καρυάτιδα, που στην μπροστινή εκτεθειμένη στην όξινη βροχή της Αθήνας όψη της έχει χάσει τα χαρακτηριστικά της, ενώ η πίσω προστατευμένη από τη βροχή όψη της δεν έχει υποστεί εμφανή ζημιά (Επιτροπή Συντηρήσεως Μνημείων Ακρόπολης, 1994). 3.6.5. Επιπτώσεις στην υγεία Το νερό που πίνουμε, το φαγητό που τρώμε και ο αέρας που αναπνέουμε έχουν έρθει σε επαφή μετα οξέα της όξινης βροχής. Τα προβλήματα που δημιουργούνται είναι κυρίως αναπνευστικές ασθένειες (web8). Όσο η συγκέντρωση των ρύπων αυξάνει, οι αρχικές ενοχλήσεις βαθμιαία οδηγούν σε αναπνευστικές δυσχέρειες και ενίοτε σε σοβαρούς ερεθισμούς. Περιεκτικότητα διοξειδίου του θείου στον αέρα 6 ppmv παραλύει και διαβρώνει τα αναπνευστικά όργανα, ενώ η διάρκεια της έκθεσης στην αυξημένη συγκέντρωση είναι ένας πολύ κρίσιμος παράγοντας (Μπεργελές, 2006). Τα οξείδια ερεθίζουν και το δέρμα. Το SO2 είναι γνωστό ως ισχυρό βρογχοσυσταλτικό. Έχει δειχθεί σε μελέτες σε ζώα ότι προκαλεί βρογχοσυστολή και βήχα. Συσχετίζεται με έξαρση επεισοδίων αλλεργικού και βρογχικού άσθματος (Σύρρος, 1998). Το διοξείδιο του θείου αποβάλλεται από το ανώτερο αναπνευστικό σε χαμηλές συγκεντώσεις, ενώ το διοξείδιο του αζώτου εισχωρεί ως τις κυψελίδες (web 9). Το μονοξείδιο του αζώτου έχει δειχθεί πως δρα αρνητικά στην πνευμονική λειτουργία των ατόμων σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από αυτές που αναφέρθηκαν για το διοξείδιο του αζώτου (Μπίρμπας, 1999). Επίσης, επειδή η βροχή διαλύει κάποια μέταλλα όπως ο χαλκός, το αλουμίνιο και ο μόλυβδος, η υγεία μπορεί να απειληθεί από τα αυξημένα επίπεδα αυτών των ουσιών στο πόσιμο νερό. 3.7. Η διασυνοριακή έκταση του προβλήματος Το πρόβλημα της όξινης βροχής έχει και γεωγραφική διάσταση. Η απόθεση οξέων έχει περιφερειακή-διακρατική διάσταση. Δηλαδή οι εκπομπές ατμοσφαιρικών ρύπων από την Κεντρική Ευρώπη επηρεάζουν τα δάση στη Σκανδιναβική χερσόνησο (web

68

10). Ένα μεγάλο τμήμα των οξειδίων που εκπέμπονται σε μια χώρα μπορεί να μεταφερθούν σε άλλες χώρες μέσω των ανέμων. Για παράδειγμα, πάνω από τα ¾ της απόθεσης οξέων στη Νορβηγία, Ελβετία, Αυστρία, Σουηδία, Ολλανδία και Φιλανδία διαπνέεται μέσω του ανέμου σε αυτές τις χώρες από τις βιομηχανικές περιοχές της Δυτικής και Ανατολικής Ευρώπης. Η απόθεση οξέων επίσης αποτελεί μεγάλο πρόβλημα στην Κίνα, σε χώρες της Πρώην Σοβιετικής Ένωσης, στην Ινδία, στη Νιγηρία, στη Βραζιλία, στη Βενεζουέλα και στην Κολομβία. Καθώς η κίνηση του αέρα και των νεφών δεν αναγνωρίζει τα σύνορα των διαφορετικών κρατών, η ρύπανση από όξινη βροχή συχνά δημιουργεί εντάσεις μεταξύ των χωρών. Ανατρέχοντας στο πρόσφατο παρελθόν, περίπου το μισό από το πρόβλημα όξινης βροχής που είχε η πρώην Δ. Γερμανία εισαγόταν από γειτονικές χώρες. Οι Η.Π.Α. εξήγαγαν όξινη βροχή στον Καναδά αλλά εισήγαγαν από το Μεξικό (web 16). Οι εργασίες εντοπισμού χημικών δείχνουν ότι πάνω από το μισό της όξινης απόθεσης στα νοτιοανατολικά του Καναδά προήλθε από πολιτείες των Η.Π.Α. Αυτό δημιούργησε ένταση στις σχέσεις των δύο χωρών στη διάρκεια της δεκαετίας του 1980 (MillerTyler, 1999). Οι Σκανδιναβικές χώρες που είχαν οξύτατο πρόβλημα στα δάση και τις λίμνες τους εισήγαγαν ρύπανση από πολλές χώρες της Κεντροδυτικής Ευρώπης. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η λίμνη Barkevatn της Νορβηγίας, στην οποία η όξινη βροχή κατά τη δεκαετία του 1970 είχε ως αποτέλεσμα την εξαφάνιση των πληθυσμών πέστροφας και πέρκας που ζούσαν εκεί. Στη Νότιο Κορέα οι ορυζώνες καταστρέφονται από τη ρύπανση που δημιουργείται στην Κίνα. Σήμερα, η Ασιατική ήπειρος απειλείται περισσότερο από την όξινη βροχή. Η Κίνα, και ιδιαίτερα η νοτιοδυτική Κίνα, αντιμετωπίζει μεγάλο πρόβλημα καθώς δάση και καλλιεργούμενες εκτάσεις έχουν καταστραφεί από τις όξινες συνθήκες (web 17). Σε κάθε περίπτωση, στην Ευρώπη η κατάσταση έχει αρχίσει να βελτιώνεται μετά την προσπάθεια προσαρμογής των χωρών μελών της ΕΕ στις Οδηγίες για τη μείωση των εκπομπών αέριων ρύπων. Τη βελτίωση αυτής της κατάστασης μαρτυρά ο Χάρτης 1 που δείχνει την εξέλιξη των εκτάσεων των οικοσυστημάτων που εκτίθενται σε περισσότερες όξινες αποθέσεις από εκείνες που μπορούν να αντέξουν χωρίς να υποστούν ζημιά, με εκτιμήσεις μέχρι το 2020. Η διαμόρφωση των χαρτών στηρίζεται στα λεγόμενα ‘κρίσιμα φορτία’ (critical leads), βάσει των οποίων υπολογίζεται η ποσότητα των ρύπων που μπορούν να αντέξουν διάφορα οικοσυστήματα.

Χάρτης 1

Υπερβάσεις των κρίσιμων φορτίων οξύτητας στην Ευρώπη (1980-2020) (web 15) Το πρόβλημα των όξινων αποθέσεων επικεντρώνεται σήμερα στην Ασία. Παρόλο που στην Ευρώπη, αλλά και σε παγκόσμιο επίπεδο, οι εκπομπές οξειδίων του θείου και του αζώτου ολοένα μειώνονται, στην Ασία οι τάσεις είναι αντίστροφες (Σχήματα 1 & 2).

69

Σχήμα 1

Εκτιμώμενη ανάπτυξη ανθρωπογενών εκπομπών SO2 σε παγκόσμιο επίπεδο (εκατ.

τόνοι SO2)

Σχήμα 2

Εκτιμώμενη ανάπτυξη ανθρωπογενών εκπομπών NOx σε παγκόσμιο επίπεδο (εκατ.

τόνοι NO2)

* Δεν συμπεριλαμβάνονται οι εκπομπές από την καύση βιομάζας και τις διεθνείς μεταφορές (web 16)

Η διασυνοριακή έκταση του προβλήματος έχει αναγνωρισθεί διεθνώς και για το λόγο αυτό έχει θεσπιστεί σχετική νομοθεσία και έχει αναπτυχθεί συνεργασία μεταξύ των χωρών. Τέτοια παραδείγματα θα αναπτυχθούν στο εδάφιο για τη σχετική νομοθεσία. Η διαμεθοριακή ατμοσφαιρική ρύπανση σε μεγάλες αποστάσεις ορίζεται ως η ανθρωπογενής εκπομπή στην ατμόσφαιρα ουσιών ή ενέργειας που έχουν σε κάποια άλλη χώρα ζημιογόνες επιπτώσεις για την υγεία, το περιβάλλον και τα υλικά αγαθά, δίχως να είναι δυνατόν να γίνει διάκριση των μεμονωμένων και των συλλογικών πηγών που ευθύνονται για τις εν λόγω εκπομπές (web 11). 3.8. Σχετική νομοθεσία Εκτός από τις γενικές διατάξεις και την κρατική και ευρωπαϊκή νομοθεσία για τη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και την αειφορία, θα εξετάσουμε εδώ κάποια πιο ειδικά μέτρα που προτείνονται και έχουν άμεση σχέση με το φαινόμενο της όξινης βροχής και τις διαστάσεις του προβλήματος αυτού.

Απόφαση 81/462/ΕΟΚ του Συμβουλίου της 11ης Ιουνίου 1981 περί συνάψεως της συμβάσεως για τη διαμεθοριακή ρύπανση της ατμόσφαιρας σε μεγάλη απόσταση. Στην εν λόγω σύμβαση, τα συμβαλλόμενα μέρη (ήτοι τα κράτη ή η Ευρωπαϊκή Κοινότητα που έχουν επικυρώσει τη σύμβαση) δεσμεύονται να περιορίσουν, να προλάβουν και να μειώσουν σταδιακά τις εκπομπές ατμοσφαιρικών ρύπων και ως εκ τούτου να καταπολεμήσουν τη διαμεθοριακή ρύπανση που οφείλεται σε αυτές. Τα κράτη μέλη συμμετέχουν στο συντονισμένο πρόγραμμα επιτήρησης και αξιολόγησης της μεταφοράς σε μεγάλες αποστάσεις των ατμοσφαιρικών ρύπων

70

στην Ευρώπη (EMEP). Το πρόγραμμα αυτό που διέπεται από χωριστό πρωτόκολλο έχει ως στόχο να παράσχει στα συμβαλλόμενα μέρη της σύμβασης επιστημονικές πληροφορίες σχετικά με την επιτήρηση της ατμόσφαιρας, την πραγματοποίηση πληροφορικών μοντέλων, την αξιολόγηση των εκπομπών και την πραγματοποίηση προβλέψεων. Για να ολοκληρωθεί η εν λόγω συνεργασία τα κράτη μεταξύ άλλων προβλέπουν:

την εφαρμογή αυτού του προγράμματος, με επίκεντρο την επιτήρηση του διοξειδίου του θείου και των συγγενών προς αυτό ουσιών, καθώς και την επιτήρηση των υπόλοιπων κύριων ατμοσφαιρικών ρύπων

την επιτήρηση της σύστασης των περιβαλλοντικών στοιχείων που ενδέχεται να υποστούν ρύπανση από τους εν λόγω ρύπους (νερό, έδαφος και βλάστηση) καθώς και των επιπτώσεων στην υγεία και το περιβάλλον

την παροχή μετεωρολογικών και φυσικοχημικών δεδομένων που αφορούν φαινόμενα που παρατηρούνται κατά τη μεταφορά

τη χρήση, όποτε είναι δυνατόν, μεθόδων επιτήρησης και εκπόνησης μοντέλων που να είναι συγκρίσιμες ή τυποποιημένες

την ενσωμάτωση του EMEP στα ενδεδειγμένα εθνικά και διεθνή προγράμματα την τακτική ανταλλαγή των συγκεντρωνόμενων δεδομένων χάρη στην εν λόγω

επιτήρηση

Η εν λόγω σύμβαση υπεγράφη το 1979 στη Γενεύη στο πλαίσιο της Οικονομικής Κοινότητας των Ηνωμένων Εθνών για την Ευρώπη και ετέθη σε ισχύ το 1983 (Ν 1374/1983, Κύρωση της σύμβασης σχετικά με τη διασυνοριακή ρύπανση της ατμόσφαιρας σε μεγάλη απόσταση, ΦΕΚ 91, 19830708).

Ν 2542, Κύρωση του Πρωτοκόλλου της σύμβασης 1979 περί της διασυνοριακής ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε μεγάλη απόσταση σχετικά με την περαιτέρω μείωση των εκπομπών θείου (ΦΕΚ 251, 15/12/1997)

Ν 2543, Κύρωση της Σύμβασης 1979 περί της διασυνοριακής ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε μεγάλη απόσταση σχετικά με τον έλεγχο των εκπομπών οξειδίων του αζώτου ή των διασυνοριακών ροών τους (ΦΕΚ 252, 15/12/1997)

Ν 2540, Κύρωση της σύμβασης για την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων σε διασυνοριακά πλαίσια (ΦΕΚ 249, 15/12/1997)

Ν 3028/2002, Για την προστασία των Αρχαιοτήτων και εν γένει της Πολιτιστικής Κληρονομιάς (ΦΕΚ 153, 28/06/2002) (web 12)

3.9. Τρόποι αντιμετώπισης Εκτός από τα γενικά μέτρα αντιμετώπισης που πρέπει να ληφθούν για τη μείωση των εκπομπών SOx και NOx στην ατμόσφαιρα και την απόπλυσή τους από τον υετό, τα οποία έχουν αναλυθεί σε προηγούμενο εδάφιο, υπάρχουν και ειδικά μέτρα για την αντιμετώπιση των επιπτώσεων της απόθεσης οξέων. Ένας τρόπος αντιμετώπισης, προσωρινού όμως χαρακτήρα, είναι η προσθήκη ασβεστίου στα ύδατα. Έτσι βλέπουμε στη Γερμανία να εμπλουτίζεται το έδαφος σε ασβέστιο, όπως άλλωστε και πολλές λίμνες στη Σουηδία (Μπεργελές, 2006). Όσον αφορά την προστασία των μνημείων, με κριτήριο και την καλλιτεχνική/ιστορική αξία τους και τη μορφή διάβρωσης στην οποία υπόκειται, είναι δυνατό να ληφθούν και τα εξής μέτρα:

Τοποθέτηση στέγαστρου, ώστε να προφυλάσσεται το μνημείο από το νερό της

βροχής και την όξινη προσβολή.

71

Μεταφορά αγαλμάτων μεγάλης καλλιτεχνικής αξίας σε μουσείο σε ειδική αδρανή

ατμόσφαιρα, ώστε να σταματήσει η παραπέρα καταστροφή τους. Αυτό έγινε με το

σύμπλεγμα Κέκροπα – Πανδρόσου και τις Καρυάτιδες.

Η στερέωση των κομματιών που κινδυνεύουν να αποκολληθούν με τη χρήση

κυρίως ασβεστόνερου ή μείγματος τσιμέντου. Ιδιαίτερα για τη στερέωση των

στρωμάτων της γύψου έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι αντιστροφής της

γυψοποίησης.

Η χρήση προστατευτικών επιστρωμάτων (Καλιφατίδου, 1990).

Αξίζει να αναφέρουμε ότι μία από τις μεθόδους που προτάθηκε για την προστασία των μαρμάρων του Παρθενώνα από το φαινόμενο της γυψοποίησης προέρχεται από την ομάδα του καθηγητή Σκουλικίδη. Ο καθηγητής Σκουλικίδης πρότεινε να στερεοποιηθεί ο σχηματιζόμενος γύψος με την μετατροπή του σε ανθρακικό ασβέστιο, δηλαδή να δημιουργηθεί νέο μάρμαρο. Όμως η χρησιμοποίηση ορισμένων υλικών όπως οι ρητίνες, πλαστικά κονιάματα, ανόργανες ουσίες ή υδρόφοβα μίγματα που απαιτούνται για αυτό το εγχείρημα αντιμετωπίζονται με σκεπτικισμό εκ μέρους κάποιων ειδικών, κυρίως διότι: α) οι ρητίνες προσβάλλονται από την υπεριώδη ακτινοβολία, χάνουν το χρώμα τους, σπάνε και ξεφλουδίζουν και β) ο μηχανισμός γήρανσης αυτών των υλικών δεν έχει ακόμα κατανοηθεί πλήρως (web 13). Οι διεθνείς διαστάσεις και συνέπειες της όξινης βροχής επιβάλλουν μια διακρατική αντιμετώπιση, η οποία εκτός από την έρευνα και την εκτίμηση του μεγέθους των προβλημάτων, πρέπει να συντονίζει όλες τις κρατικές προσπάθειες.

72

4ο Κεφάλαιο

73

4ο Κεφάλαιο 4.1. Διαβάθμιση του Προβλήματος της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης Η ατμόσφαιρα μπορεί να παρομοιαστεί με ένα υπερμεγέθη χημικό αντιδραστήρα στον οποίο έχουμε συνεχή είσοδο και απομάκρυνση αναρίθμητων χημικών ειδών κατά μια αχανή, θα λέγαμε, χωρική και χρονική κατανομή, η οποία συνεχώς μεταβάλλεται λόγω αλληλεπιδράσεων και μετακίνησης αυτών των ουσιών. Γίνεται αντιληπτό εφόσον ο κύκλος των ρύπων στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από διαφορετικούς παράγοντες που δρουν σε διαφορετικές κλίμακες χώρου και χρόνου, ότι και το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης εκτείνεται σε διαφορετικές χωρικές κλίμακες (Ζάνης Π., 2008).Το πρόβλημα της αέριας ρύπανσης εντοπίζεται τόσο σε τοπική όσο και σε παγκόσμια κλίμακα. Συνηθίζουμε μια διαβάθμιση σε πέντε διαφορετικά επίπεδα κλίμακες:

τοπική κλίμακα, αστική, περιφερειακή, διηπειρωτική και παγκόσμια κλίμακα.

Η τοπική κλίμακα έχει ακτίνα περίπου 5 km. Η αστική εκτείνεται στα 50 km περίπου. Η περιφερειακή από 50-1000 km και η διηπειρωτική κλίμακα από 1000 ως αρκετές χιλιάδες χιλιόμετρα. Φυσικά, η παγκόσμια κλίμακα περιλαμβάνει όλο τον πλανήτη. Η ατμοσφαιρική ρύπανση εμφανίζεται με σχετικά διαφορετικούς τρόπους σε αυτές τις κλίμακες. Η διαβάθμιση βοηθάει στην ευχερέστερη κατανόηση της έκτασης και εξέλιξης του προβλήματος, αλλά και στην επιτυχέστερη ταξινόμηση και καταγραφή του. Παρακάτω θα δούμε εν συντομία τους βασικούς τρόπους έκφρασης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στις κλίμακες αυτές. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999)

4.2. Τοπική κλίμακα

H τοπική κλίμακα που εκτείνεται μέχρι μερικά χιλιόμετρα. Τα τοπικά προβλήματα ατμοσφαιρικής ρύπανσης χαρακτηρίζονται συνήθως από μια ή περισσότερες πηγές έντονης ρυπογόνου δραστηριότητας ή από ένα μεγάλο αριθμό σχετικά μικρών εκπομπών. Για παράδειγμα, το μονοξείδιο του άνθρακα που εκπέμπεται από τα αυτοκίνητα προκαλεί μεγάλες τοπικές συγκεντρώσεις κοντά στους αυτοκινητόδρομους. Το παράδειγμα κατατάσσεται σε ρύπανση τοπικής κλίμακας. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999) Χαρακτηριστικά παραδείγματα ρύπανσης τοπικής κλίμακας είναι εκπομπές σε αυτοκινητόδρομους ή εκπομπές από καμινάδες διάφορων βιομηχανιών πρωτογενών ρύπων όταν και οι μετεωρολογικές συνθήκες υποβοηθούν την προσέγγιση των εκπεμπόμενων ρύπων στο έδαφος άμεσα. Τα προβλήματα ρύπανσης σε τοπική κλίμακα αφορούν πηγές ρύπων μεγάλης δυναμικότητας, όπως οι καμινάδες διαφόρων βιομηχανικών μονάδων, μπορούν να προκαλέσουν τοπικής εμβέλειας προβλήματα, καθώς η αντίστοιχη χρονική κλίμακα μεταφοράς είναι μικρή ώστε να έχουμε μετασχηματισμό των πρωτογενών ρύπων σε δευτερογενείς ρύπους. Συχνά η παρουσία κτιρίων και γενικότερα η διαμόρφωση της επιφάνειας του εδάφους ευνοούν τοπικές συγκεντρώσεις ρύπων. (Ζάνης, Π., 2008)

4.3. Αστική κλίμακα

Η αστική και περιαστική κλίμακα που εκτείνεται μέχρι μερικές δεκάδες χιλιόμετρα και όπου έχουμε εκτός των πρωτογενών και την εμφάνιση δευτερογενών ρύπων. Έτσι από την μία πλευρά ρύποι που δεν είναι ιδιαίτερα δραστικοί όπως το μονοξείδιο του άνθρακα (CO),

74

τα αιωρούμενα σωματίδια και το διοξείδιο του θείου (SO2) εκπεμπόμενοι από διάφορες

μεμονωμένες πηγές παρουσιάζονται τελικά σε υψηλές συγκεντρώσεις σε αστικά κέντρα. Από την άλλη πολύ σοβαρά προβλήματα προέρχονται από τη μορφοποίηση (μετατροπή) κάποιων από αυτούς σε δευτερογενείς ρύπους που σχηματίζονται μέσω χημικών αντιδράσεων και μεταβολών των πρωτογενών. (Ζάνης, Π., 2008) Σε αστική κλίμακα, η οποία διακρίνεται από την μεγάλη κυκλοφορία αυτοκινήτων, παρουσιάζονται σοβαρά προβλήματα τόσο από το μονοξείδιο του άνθρακα όσο και από οξείδια του αζώτου που αποτελούν τους κυριότερους ρύπους των εκπομπών των αυτοκινήτων. Η συγκέντρωσή τους μπορεί να φθάσει σε ιδιαίτερα επικίνδυνα επίπεδα. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα της Αθήνας, ιδιαίτερα τους καλοκαιρινούς μήνες, όπου η άπνοια που επικρατεί δεν ευνοεί τον διασκορπισμό ή την απομάκρυνση των ρύπων μέσω βροχής. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999) Τα πλέον σοβαρά όμως προβλήματα ενός αστικού περιβάλλοντος προέρχονται από την δημιουργία των δευτερογενών ρύπων. Έτσι, ένα κυρίαρχο πρόβλημα των μεγάλων πόλεων είναι ο σχηματισμός όζοντος από τις φωτοχημικές αντιδράσεις μεταξύ των οξειδίων του αζώτου με κάποια είδη υδρογονανθράκων. Αυτές οι αντιδράσεις καταλύονται από την υπεριώδη ακτινοβολία του ηλιακού φωτός (εξ ου και το όνομα φωτοχημικές). Πολλές πόλεις έχουν χαμηλά ποσοστά όζοντος αρκετά κάτω από τους όρια που έχουν θεσπιστεί. Σε άλλες όμως το όζον βρίσκεται σε επικίνδυνα υψηλά επίπεδα. Ο διεθνής οργανισμός για την ποιότητα αέρα (Clean Air Act Amendments, CAAA) έχει αναγνωρίσει το όζον σαν έναν από τους πλέον σοβαρούς ρυπογόνους παράγοντες, με άμεσες συνέπειες στην ανθρώπινη υγεία, και έχει κατατάξει τις διάφορες πόλεις ανάλογα με την έκταση του προβλήματος που εμφανίζουν σε σχέση με αυτό το ρύπο.(David, Cooper, 2004) Όσον αφορά τους υδρογονάνθρακες, τόσο η συγκέντρωσή τους όσο και η ποικιλία τους -από πολύ απλούς (CH4) μέχρι εξαιρετικά σύνθετους (πολυπυρηνικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, ΠΑΥ)- εμφανίζονται πολύ αυξημένες σε ένα αστικό περιβάλλον.

4.3. Περιφερειακή κλίμακα

Η περιφερειακή κλίμακα που εκτείνεται μέχρι περίπου 1000 km και αφορά πρωτογενείς ή δευτερογενείς ρύπους που έχουνε μια σχετική χημική σταθερότητα ώστε να μπορέσουνε να μεταφερθούν σε τέτοιες αποστάσεις με τον άνεμο. (Ζάνης, Π., 2008) Σε περιφερειακή κλίμακα, το θέμα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης εμφανίζεται με δύο βασικούς τρόπους. i) Ο πρώτος τρόπος σχετίζεται με τη μεταφορά και διασπορά των αστικών ρύπων σε ευρύτερη έκταση (περιφερειακή κλίμακα). Η ύπαρξη μάλιστα πυκνής χωροταξίας μεγαλουπόλεων θα έχει ως αποτέλεσμα την πολύπλευρη συνεισφορά από πρωτογενείς και δευτερογενείς ρύπους σε μια εκτεταμένη περιοχή. Τα επίπεδα αυτών των ρύπων μπορούν να αυξάνονται συστηματικά με αποτέλεσμα την εμφάνιση εκτεταμένου προβλήματος περιφερειακού επιπέδου. (ii) Η δεύτερη περίπτωση αφορά πρωτογενείς κυρίως ρύπους με σχετικά καλή χημική σταθερότητα (μικρή δραστικότητα) οι οποίοι επιβιώνουν για σχετικά μεγάλα χρονικά διαστήματα διανύοντας έτσι μεγάλες αποστάσεις. Εκτός του ότι, αυτοί οι μεγάλοι χρόνοι ζωής τους επιτρέπουν την επέκτασή τους σε περιφερειακό επίπεδο, στην πορεία τους μπορούν να μετατρέπονται σε δευτερογενείς ρύπους που να εμφανίζουν και αυτοί σχετική σταθερότητα. Το πρόβλημα συνεχώς επεκτείνεται. Η όξινη βροχή είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο περιφερειακής κλίμακας και παρουσιάζεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 3. Η εμφάνιση μείωσης της ορατότητας είναι ένα συνηθισμένο επίσης φαινόμενο περιφερειακής κλίμακας που οφείλεται στην ύπαρξη των αεροζόλ που προαναφέραμε. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το διοξείδιο του θείου που θα παραχθεί από τις

75

καύσεις ορυκτών κυρίως καυσίμων (π.χ. κάρβουνο και πετρέλαιο). Αυτό μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις οξειδούμενο με αργό ρυθμό προς τριοξείδιο του θείου. Το τελευταίο αντιδρά με υδρατμούς και σχηματίζει θειικό οξύ, που με την σειρά του αντιδρά με ποικιλία ενώσεων σχηματίζοντας θειικά άλατα που έχουν την μορφή αεροζόλ, δηλ., εξαιρετικά μικρά σωματίδια ύλης. Αλλά και το μονοξείδιο του αζώτου ακολουθεί την δική του πορεία. Οξειδώνεται στην ατμόσφαιρα αρκετά αργά, εάν δεν υπάρχει όζον (ή πιο γρήγορα εφόσον υπάρχει όζον), σε διοξείδιο του αζώτου. Το διοξείδιο του αζώτου αντιδρά με την σειρά του ευκολότερα με άλλα στοιχεία προς σχηματισμό νιτρικών, τα οποία απαντώνται επίσης υπό την μορφή αεροζόλ (τα αεροζόλ λέγονται και αερολύματα). Τα θειικά και τα νιτρικά που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα σαν διακεκριμένα σωματίδια ύλης με μέγεθος γενικά μικρότερο του 1μm, μπορούν να αποσπαστούν από αυτήν με πολλούς μηχανισμούς. Ένας από αυτούς είναι ο σχηματισμός νεφών όπου τα σωματίδια αυτά θα παίζουν τον ρόλο επιπρόσθετων πυρήνων συμπύκνωσης υδρατμών. Όταν τα σταγονίδια θα αποκτήσουν ικανό μέγεθος για να πέσουν σαν σταγόνες βροχής, τα υλικά αυτά θα εναποτεθούν τελικά στο έδαφος και στον υδάτινο ορίζοντα. Μπορούν επίσης να παρασυρθούν από ήδη σχηματισμένες σταγόνες βροχής που κατέρχονται περνώντας δια μέσου των στρωμάτων τους. Και οι δυο αυτοί μηχανισμοί έχουν σαν αποτέλεσμα την γνωστή μας όξινη βροχή, την βροχή δηλαδή που μεταφέρει θειικά και νιτρικά προς τους τελικούς αποδέκτες το έδαφος, τις λίμνες και τα ρεύματα, των οποίων η οξύτητα αυξάνεται σημαντικά

4.4. Διηπειρωτική κλίμακα

Η διηπειρωτική ή ημισφαιρική κλίμακα που αφορά πρωτογενείς ή δευτερογενείς ρύπους που έχουνε μια τέτοια χημική σταθερότητα ώστε να μπορέσουνε να μεταφερθούν από μία ήπειρο σε άλλη ήπειρο ή ακόμη και σε όλο το ημισφαίριο διαμέσου της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας. Χαρακτηριστικά παραδείγματα ρύπανσης τέτοιας κλίμακας είναι η αύξηση τροποσφαιρκού όζοντος και η έλλειψη αρρύπαντου αέρα στο βόρειο ημισφαίριο της γης καθώς και το φαινόμενο της αρκτικής ομίχλης κατά το οποίο συναντούμαι στις αρκτικές περιοχές στρώματα ομίχλης με αποχρώσεις καφέ και ερυθρού που προέρχονται από μεταφορά σωματιδιακής και αέριας ρύπανσης. (Ζάνης, Π., 2008)

4.5. Παγκόσμια κλίμακα

Εδώ μιλάμε για φαινόμενα ρύπανσης που πλήττουν όλο τον πλανήτη. Η διεθνοποίηση του φαινομένου καθώς θα λέγαμε. Ένα πρόσφατο χαρακτηριστικό παράδειγμα ήταν το ατύχημα στο Τσερνομπίλ, κατά το οποίο παρατηρήθηκαν υψηλότερα από τα συνηθισμένα επίπεδα ραδιενέργειας σε διάφορα σημεία του πλανήτη (π.χ. στο βορειοδυτικό τμήμα των ΗΠΑ) σχεδόν αμέσως μετά το ατύχημα. Αυτό αποδεικνύει μεταφορά σε πολύ μεγάλη ακτίνα, και το επεισόδιο αξιωματικά πλέον κατατάσσεται στην διαβάθμιση της παγκόσμιας κλίμακας. Σε παγκόσμιας κλίμακας, πρόβλημα ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορεί να χαρακτηριστεί και η έκλυση χλωροφθορανθράκων που χρησιμοποιούνται ως προωθητικά αέρια στα σπρέι και στα κλιματιστικά, εφόσον είναι γνωστός πλέον ο ρόλος τους στην καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας. Εφόσον το στρώμα του όζοντος βρίσκεται στην στρατόσφαιρα, η μεταφορά των χλωροφθορανθράκων προς αυτό αναμένεται να συμβαίνει με πολύ αργούς ρυθμούς: η κάθετη μεταφορά ρύπων βασίζεται κυρίως σε μηχανισμούς διάχυσης, που είναι σχετικά αργός μηχανισμός μεταφοράς συγκρινόμενος με άλλους. Γι’ αυτό υπήρχε ένα χρονικό κενό από την έναρξη εκπομπής τέτοιων ρύπων μέχρι την στιγμή που οι επιδράσεις

76

τους έγιναν αντιληπτές. Ομοίως, με την αναστολή της χρήσης τους σε όλο τον κόσμο θα υπάρξει άλλο ένα χρονικό κενό μέχρι να φανεί κάποιο θετικό αποτέλεσμα. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999) Στα τέλη της δεκαετίας του ’50 - αρχές του ’60, την ανθρωπότητα την διέκρινε ένας έντονος παραλογισμός. Δεκάδες πυρηνικές δοκιμές στην ατμόσφαιρα (κυρίως πάνω από τον Ειρηνικό) είχαν ως αποτέλεσμα την εισχώρηση ραδιενεργών αποβλήτων στην στρατόσφαιρα. Τα απόβλητα εισχώρησαν αρχικά στην στρατόσφαιρα του Βόρειου Ημισφαιρίου. Παρά το γεγονός ότι οι διαδικασίες ανταλλαγής ανάμεσα στο Νότιο και το Βόρειο Ημισφαίριο είναι αρκετά αργές, η ραδιενέργεια εμφανίστηκε στο Νότιο Ημισφαίριο μέσα σε τρία χρόνια από την έναρξη των δοκιμών. Η στρατόσφαιρα είναι συνήθως αρκετά σταθερή και αντιστέκεται στις κατακόρυφες εναλλαγές αερίων μαζών μεταξύ των στρωμάτων της. Έτσι, οι διαδικασίες ανταλλαγής ανάμεσα στην στρατόσφαιρα και την τροπόσφαιρα είναι αρκετά αργές. Ο κύριος τρόπος μεταφοράς από την τροπόσφαιρα στην στρατόσφαιρα είναι η εισχώρηση μέσω των "σχισμών" των καταιγίδων, οι οποίες περιστασιακά δημιουργούν διόδους στα όρια μεταξύ τροπόσφαιρας και στρατόσφαιρας. Ορισμένες ποσότητες από τον αέρα της στρατόσφαιρας μπορούν να μεταφερθούν προς τα κάτω μέσα από τυχαία κενά στο τελείωμα της τροπόσφαιρας (τροπόπαυση). Άλλο ένα παγκόσμιας κλίμακας πρόβλημα είναι αυτό που δημιουργείται από το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο συνήθως δεν θεωρείται αέριος ρύπος. Το διοξείδιο του άνθρακα συμβάλλει τα μέγιστα στο Φαινόμενο του Θερμοκηπίου εξαιτίας της ικανότητας του να απορροφά και να επανεκπέμπει την υπέρυθρη ακτινοβολία. Στο φαινόμενο του θερμοκηπίου συμβάλλουν και πολλές άλλες ενώσεις κυριότερες των οποίων είναι το CH4 και το Ν2Ο. Το φαινόμενο θα αναλυθεί διεξοδικά στο επόμενο Κεφάλαιο, εφόσον φαίνεται να αποτελεί την μεγαλύτερη «ανατέλλουσα» απειλή για τον πλανήτη μας. Ένα πρόβλημα ατμοσφαιρικής ρύπανσης δημιουργούμενο με φυσικό τρόπο, ναι το οποίο μπορεί να επηρεάσει όλο τον κόσμο, είναι η εισχώρηση στην ατμόσφαιρα σωματιδιακής ύλης που προέρχεται από ηφαίστεια. Η προσθήκη τέτοιων μοριακών σωματιδίων ύλης προκάλεσε στο παρελθόν μερικές θεαματικές εκλείψεις του Ήλιου. Αν εκλυθούν σημαντικές ποσότητες σωματιδιακής ύλης, μπορεί να προκληθεί αλλαγή στην ισορροπία της ακτινοβολούμενης ενέργειας. Η παρεμπόδιση των εισερχόμενων ηλιακών ακτινών οι οποίες ζεσταίνουν την επιφάνεια της Γης κατά τη διάρκεια της ημέρας, θα μειώσει τις φυσιολογικές θερμοκρασίες. Στα μέσα του 19ου αιώνα προκλήθηκε μια εποχή παγετώνων περιορισμένης έκτασης, όταν εξερράγη ένα ηφαίστειο στον Ειρηνικό. Το καλοκαίρι εκείνου του χρόνου ήταν πολύ πιο ψυχρό απ’ ότι συνήθως, και χιόνισε τον Ιούλιο στη Νέα Αγγλία. Μία άλλη κατηγοριοποίηση για την διαβάθμιση του προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης περιλαμβάνει τις εξής κλίμακες (Γεντεκάκης, Ι. ,1999): α) Τη μικροκλίμακα που αφορά φαινόμενα ρύπανσης σε έκτασης της τάξης των 0-100 m. Χαρακτηριστικά παραδείγματα διαδικασιών μεταφοράς των αέριων ρύπων στη μικροκλίμακα είναι η τύρβη, οι θύσανοι καμινάδων, διασπορά των ρύπων του κλιβάνου θέρμανσης ενός σπιτιού). β) Τη μεσοκλίμακα που αφορά φαινόμενα ρύπανσης σε έκτασης της τάξης των δεκάδων έως εκατοντάδων χιλιομέτρων. Χαρακτηριστικά παραδείγματα διαδικασιών μεταφοράς των αέριων ρύπων στη μέση κλίμακα είναι θαλάσσια αύρα, η αύρα κοιλάδας, η κατακόρυφη μεταφορά λόγω θέρμανσης στους πρόποδες ορεινών όγκων. γ) Τη συνοπτική κλίμακα που αφορά φαινόμενα ρύπανσης σε έκτασης της τάξης των εκατοντάδων έως χιλιάδων χιλιομέτρων. Χαρακτηριστικά παραδείγματα διαδικασιών μεταφοράς των αέριων ρύπων στη συνοπτική κλίμακα είναι τα συστήματα καιρού, τα μέτωπα. δ) Τη παγκόσμια κλίμακα που αφορά φαινόμενα ρύπανσης που υπερβαίνουν τα 5000 km. Χαρακτηριστικά παραδείγματα διαδικασιών μεταφοράς των αέριων ρύπων στη παγκόσμια κλίμακα είναι τα πλανητικά κύματα Rossby, η γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. (Ζάνης,

77

Π., 2008) Το Σχήμα 4,1 παρουσιάζει χωρικές και χρονικές κλίμακες ορισμένων χαρακτηριστικών διαδικασιών μεταφοράς των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα. Επίσης για καλύτερη κατανόηση της διαβάθμισής του προβλήματος της αέριας ρύπανσης το Σχήμα 4.2 παρουσιάζει πως συσχετίζονται οι χρόνοι ζωής διάφορων ατμοσφαιρικών χημικών ενώσεων με τις χωρικές κλίμακες που επηρεάζουν. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999)

Σχήμα 4.1: Χωρικές και χρονικές κλίμακες ορισμένων χαρακτηριστικών διαδικασιών μεταφοράς των αέριων ρύπων στην ατμόσφαιρα (πηγή: Μιχάλης Λαζαρίδης, 2005).

4.6. Μερικές έννοιες

4.6.1. Πηγές, καταβόθρες, και χρόνος ημιζωής ρύπων. Τα μέρη στα οποία εκπέμπονται ρύποι τα ονομάζομαι πηγές. Υπάρχουν φυσικές όπως και ανθρωπογενείς πηγές. Τα μέρη στα οποία "συλλαμβάνονται" (εξαφανίζονται) οι ρύποι του αέρα ονομάζονται καταβόθρες. Στις καταβόθρες κατατάσσεται το έδαφος, η βλάστηση, τα ποτάμια και οι λίμνες, αλλά ιδιαίτερα οι ωκεανοί και οι θάλασσες. Οι μηχανισμοί με τους οποίους αφαιρούνται οι ρύποι από την ατμόσφαιρα ονομάζονται μηχανισμοί κάθαρσης. Για να υπολογίσουμε την ηλικία των ρύπων χρησιμοποιούμε το χρόνο ημιζωής τους - το χρόνο δηλαδή που χρειάζεται, ώστε το μισό της ποσότητας ενός ρύπου να εξαφανιστεί. Ευτυχώς αρκετοί ρύποι έχουν αρκετά μικρό χρόνο ημιζωής (π.χ. μέρες αντί για δεκαετίες) και αποτρέπεται έτσι η συσσώρευσή τους στον αέρα. Αυτό βοηθάει στο να έχουμε μια σχετικά αμετάβλητη σύσταση αέρα, όπως αυτή καταγράφεται στον πίνακα 2-1. Μερικά αέρια έχουν τάση συσσώρευσης στον αέρα, γεγονός που αποδεικνύεται με την αύξηση της συγκέντρωσής τους από χρόνο σε χρόνο. Το καλύτερο παράδειγμα είναι το διοξείδιο του άνθρακα. Άλλα αέρια με συσσωρευτική ικανότητα στην ατμόσφαιρα είναι το

78

Ν20, το CH4, οι χλωροφθοράνθρακες (CFCs) και άλλοι αλογονάνθρακες. Όλα αυτά τα αέρια παίζουν σύνθετους ρόλους στη διαδικασία αλλαγής κλίματος. Οι CFCs είναι πολύ σταθερές χημικά ενώσεις, με τάση συσσώρευσης στην τροπόσφαιρα, και έχουν χρόνο ημιζωής από 10 έως 150 χρόνια. Μια καταβόθρα των CFCs θεωρείται η στρατόσφαιρα, όπου η βραχέων κυμάτων UV ακτινοβολία φωτοδιασπά τα μόρια αυτά, ελευθερώνοντας άτομα χλωρίου (Cl). Αυτά τα άτομα C1 είναι μετέπειτα υπεύθυνα για την ελάττωση της συγκέντρωσης όζοντος στη στρατόσφαιρα, αυξάνοντας κατ’ αυτό τον τρόπο τη διείσδυση της βλαβερής UV ακτινοβολίας στην επιφάνεια της Γης. ( Μελάς, 2007)

Σχήμα 4.2.: Διάγραμμα συσχέτισης του χρόνου ζωής διάφορων ατμοσφαιρικών χημικών ενώσεων με τις χωρικές κλίμακες που επηρεάζουν (πηγή: Ιωάννης Γεντεκάκης, 1999).

4.6.2. ΠΗΓΕΣ

Αντίθετα με την κοινή αντίληψη, το μεγαλύτερο ποσοστό των παραγόμενων αέριων ρύπων προέρχεται από καθαρά φυσικές πηγές. Με τον όρο φυσικές πηγές αναφερόμαστε στις πηγές εκπομπών αερίων ρύπων που δεν οφείλονται στην ανθρώπινη δραστηριότητα. Παρ’ όλα αυτά οι ανθρωπογενείς εκπομπές είναι κυρίως υπεύθυνες για τα μεγάλα περιβαλλοντικά προβλήματα που εμφανίσθηκαν. Αυτό οφείλεται βεβαίως στην ανατροπή της φυσικής ισορροπίας αλλά επίσης και στην μεγάλη πυκνότητα των εκπομπών από ανθρωπογενείς εκπομπές οι οποίες συγκεντρώνονται σε μικρές γεωγραφικές περιοχές (κυρίως αστικές περιοχές και βιομηχανικές ζώνες). Αντίθετα, η καλή διασπορά των φυσικών πηγών ανά την υφήλιο προσφέρει τη δυνατότητα καλύτερης ανάμιξης των ρύπων με τον καθαρό αέρα. Κατά συνέπεια, με κάποιες μικρές εξαιρέσεις, οι εκπομπές αερίων ρύπων από φυσικές πηγές από μόνες τους δεν οδηγούν σε υψηλές συγκεντρώσεις. (Μελάς, Δ., 2007).

79

4.6.2.1. ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ Όπως αναφέρει ο Ζάνης, Π., (2008) οι σημαντικότερες φυσικές πηγές είναι:

1. Τα ηφαίστεια (κυρίως αιωρούμενα σωματίδια, διοξείδιο του θείου, υδρόθειο και μεθάνιο).

2. Οι ανεξέλεγκτες πυρκαγιές δασών και σε μεγάλες εκτάσεις παρότι μπορεί να πυροδοτήθηκαν από την ανθρώπινη αφέλεια ή ασυνειδησία (κυρίως αιωρούμενα σωματίδια, και μονοξείδιο διοξείδιο του άνθρακα, οξείδια αζώτου και ιπτάμενης τέφρας).

3. Οι ωκεανοί και γενικότερα οι θαλάσσιες εκτάσεις (κυρίως χλωριούχο νάτριο και θειικά άλατα).

4. Βιολογική αποσύνθεση των φυτών και των ζώων (κυρίως υδρογονάνθρακες, αμμωνία και υδρόθειο). Τα θειούχα αέρια από τις θερμές πηγές ανήκουν επίσης στην κατηγορία των φυσικών πηγών όπου η μυρωδιά τους είναι ιδιαίτερα έντονη κοντά στην πηγή αλλά εξαφανίζεται μερικά χιλιόμετρα ποιο πέρα.

5. Η αποσάθρωση του εδάφους (αιωρούμενα σωματίδια) σε συνδυασμό με τους δυνατούς ανέμους, μπορεί να προκαλέσει το διασκορπισμό των σωματιδίων σε επίπεδα πάνω από τα ασφαλή όρια που θέτουν τα «Κριτήρια ποιότητας Αέρα». Χαρακτηριστικό παράδειγμα για την Ελλάδα είναι ο άνεμος Λίβας που μεταφέρει την «σκόνη από την Αφρική» από την έρημο της Λιβύης ή από την Σαχάρα. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999)

6. Τα φυτά και τα δέντρα (κυρίως υδρογονάνθρακες). Το γνωστό γαλάζιο σύννεφο ομίχλης πάνω από δασικές περιοχές προέρχεται σχεδόν όλο από ατμοσφαιρικές αντιδράσεις στις οποίες συμμετέχουν πτητικές οργανικές ενώσεις που παράγονται από τα σέντρα του δάσους.

4.6.2.2. ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΙΣ ΠΗΓΕΣ Ως κύριες πηγές ανθρωπογενούς ατμοσφαιρικής ρύπανσης μπορούμε να θεωρήσουμε:

(i) τα μέσα μεταφοράς, (ii) Προσωπική συνεισφορά (αυτοκίνητα, οικιακές συσκευές, την οικιακή θέρμανση, το κάψιμο των σκουπιδιών κα τόσες άλλες ανθρώπινες παρεμβάσεις και συνεισφοράς στην ατμοσφαιρική ρύπανση,

(iii) τις διεργασίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, υπηρεσίες κοινής ωφελείας (iv) τις ανεπιθύμητες καύσεις και (v) τις βιομηχανικές καύσεις καυσίμων και γενικότερα τις υπόλοιπες βιομηχανικές

εκπομπές. Είναι φανερό ότι κατά κάποιο τρόπο, συνειδητά ή ασυνείδητα καθένας από εμάς συμβάλει στο πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης κάθε μέρα της ζωής του

Είναι δύσκολο να καθοριστεί το ποσοστό ευθύνης που αναλογεί σε κάθε μια από αυτές τις πηγές. Μια χονδρική κατανομή θα χρέωνε την συνεισφορά όλων των τύπων μηχανών εσωτερικής καύσης για την κίνηση των αυτοκινήτων στο 60% της συνολικής ετήσιας εκπομπής. Οι γεννήτριες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνεισφέρουν κατά 10-15%, η οικιακή θέρμανση περίπου 10%, οι βιομηχανικές καύσεις και βιομηχανικές εκπομπές περίπου 20% και οι ανεπιθύμητες καύσεις περίπου 5%. Εφόσον η κοινωνία μας είναι εξελίξιμη, αυτά τα προσεγγιστικά ποσοστά δεν είναι σταθερά. Όσο κατασκευάζονται και διατίθενται περισσότερα αυτοκίνητα η συνεισφορά της αυτοκίνησης στην ατμοσφαιρική ρύπανση θα αυξάνεται.

80

4.6.2.3. ΣΤΑΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ Ανάλογα με την διεργασία οι εκπομπές μιας βιομηχανίας είναι σε γενικές γραμμές κάποιες από τις παρακάτω ή συνδυασμός τους: σκόνη, αεροζόλ, καπνοί ,και αέρια. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999) Ρητίνες και πλαστικά: είναι στερεές ή σχεδόν στερεές, υδατοδιαλυτές οργανικές ενώσεις με μικρή έως καθόλου τάση για κρυστάλλωση. Χαρακτηριστικό των ρητινών είναι ότι απαιτείται θερμότητα στην παραγωγή και την επεξεργασία τους, καθώς επίσης και το γεγονός ότι οι παραπάνω διεργασίες παραγωγής τους συνοδεύονται από εκπομπές αερίων. Ορισμένα από αυτά τα αέρια, των οποίων η ανακύκλωση είναι οικονομικά συμφέρουσα, μπορούν να συμπυκνωθούν, αλλά ένα μεγάλο ποσοστό τους διαφεύγει στην ατμόσφαιρα. Οι εκπομπές αυτές έχουν μάλιστα έντονες και χαρακτηριστικές οσμές. Γυαλιστικά και βαφές: Στην παραγωγή γυαλιστικών, η απαίτηση θερμικής ενέργειας είναι επίσης απαραίτητη για την παραγωγή και τον διαχωρισμό. Στην παραγωγή γυαλιστικών, η απαίτηση θερμικής ενέργειας είναι επίσης απαραίτητη για την παραγωγή και τον διαχωρισμό. Το ίδιο συμβαίνει και σε εργοστάσια που παρασκευάζουν βαφές, μελάνι, και άλλες προστατευτικές ή διακοσμητικές επικαλύψεις. Η ακρολεΐνη, με ένα όριο οσμής περίπου στα 4000pg/m3, και θειούχες ενώσεις με όριο οσμών 2 μg/ m3, είναι συνηθισμένες εκπομπές από εργοστάσια γυαλιστικών. Παρασκευή οξέων: Χρησιμοποιούνται ως βασικές πρώτες ύλες για αρκετές χημικές διαδικασίες και διεργασίες παραγωγής. Το θειικό οξύ είναι ένα από τα κύρια ανόργανα

χημικά στη σύγχρονη βιομηχανία. Παράγεται με ένα ρυθμό 160 x 106 τόνων/ έτος (στοιχεία

του 1980). Οι εκπομπές στην ατμόσφαιρα από ένα εργοστάσιο παραγωγής θειικού οξέος αναμένεται να περιέχουν αέρια όπως το διοξείδιο του θείου, και αεροζόλ μεγέθους σωματιδίων περίπου 10μm που περιέχει τριοξείδιο του θείου και θειικό οξύ που είναι ιδιαίτερα καταστροφικά στις βαφές, την πανίδα, τα μέταλλα τις συνθετικές ίνες και γενικότερα στις κατασκευές. Άλλες διεργασίες παραγωγής οξέων, όπως το νιτρικό, το ακετυλικό, και το φωσφορικό παράγουν όξινα νέφη ομίχλης καθώς επίσης και διάφορα άλλα τοξικά και μη τοξικά αέρια. Σαπούνια και απορρυπαντικά: Τα σαπούνια προέρχονται από την αντίδραση λιπών ή ελαίων με μια βάση. Παράγονται σε πολλούς τύπους και είδη. Μπορεί να είναι υγρά, στερεά και μορφή σκόνης. Το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από τα εργοστάσια παραγωγής σαπουνιού εντοπίζεται κυρίως στις οσμές από τα χημικά, τα λίπη και τα έλαια, παρότι μπορεί επίσης να υπάρξει και εκπομπή σωματιδιακής ύλης κατά την διάρκεια των διεργασιών ξήρανσης. Τα απορρυπαντικά κατασκευάζονται από βάσεις παρόμοιες με εκείνες που χρησιμοποιούνται στα διυλιστήρια, επομένως τα προβλήματα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που δημιουργούνται είναι παρόμοια με αυτά των διυλιστηρίων. Φωσφορούχα λιπάσματα: Τα φωσφορικά λιπάσματα παρασκευάζονται με την επεξεργασία φωσφορούχων ορυκτών τα οποία ξηραίνονται και λιοτριβούνται. Το τετροξείδιο του φωσφόρου στο ορυκτό αντιδρά με θειικό οξύ για την παραγωγή υπερφοσφωρικών λιπασμάτων. Οι ρύποι που εκλύονται από τέτοια εργοστάσια είναι κυρίως: S02, αμμωνία και αμμωνιακά άλατα υπό μορφή σωματιδιακής ύλης, και γενικότερα πολυσυστατική σωματιδιακή ύλη. ‘Άλλα ανόργανα χημικά: Η παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ανόργανων χημικών, που χρησιμοποιούνται στις σύγχρονες βιομηχανικές διεργασίες, μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα ανεπιθύμητους αέριους ρύπους. Ο ακόλουθος Πίνακας κατατάσσει ορισμένα από τα πιο κοινά ανόργανα χημικά που παράγονται και τις ανάλογες κύριες ατμοσφαιρικές εκπομπές με τις οποίες αυτά

81

συνοδεύονται.

Παραγόμενο προϊόν Κύριοι εκπεμπόμενοι ρύποι

Na2CO3 ( σόδα) Αμμωνία, σκόνη σόδας

NaOH (καυστική σόδα) Αμμωνία, σκόνη και ομίχλη NaOH

NH4NO3 Αμμωνία, νιτρικό οξύ

Χλώριο Αέριο χλώριο

Βρώμιο Αέριο χλώριο και βρώμιο

Πίνακας 4.1: Παραγωγή ανόργανων χημικών και οι σχετιζόμενες εκπομπές ρύπων. Άνθρακας: Ακόμα και σήμερα το 40% της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στον κόσμο βασίζεται στον άνθρακα. Για την Ελλάδα ο άνθρακας είναι ένα καύσιμο μείζονος σημασίας, δεδομένων των αποθεμάτων λιγνίτη που διαθέτουμε. Η ατμοσφαιρική ρύπανση που σχετίζεται με την καύση γαιανθράκων είναι πολύ σημαντική. Τα προβλήματα εκπομπών που οφείλονται στην εξόρυξη, καθαρισμό, διαχείριση και μεταφορά του ορυκτού άνθρακα από το ανθρακωρυχείο στον χρήστη, είναι πολύ μικρότερης σημασίας σε σχέση με το συνολικό πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που σχετίζεται με την χρήση του. Γενικά η χρήση άνθρακα συνοδεύεται με εκτεταμένες εκπομπές σωματιδιακής ύλης. Αυτές οι εκπομπές μπορεί να περιλαμβάνουν είτε σκόνη άνθρακα είτε άλλες ανόργανες ενώσεις. Ο έλεγχός τους είναι ενίοτε ακριβός, όταν η αποθήκευση του άνθρακα και οι διαδικασίες φόρτωσης-εκφόρτωσης γίνονται κοντά σε πόλεις. Τα προβλήματα που συνδέονται με την καύση του άνθρακα για παραγωγή ενέργειας τα έχουμε ήδη συζητήσει διεξοδικά σε προηγούμενα κεφάλαια. Κύριες βιομηχανίες παραγωγής μετάλλων. Η μεταλλουργική βιομηχανία αποτελεί μια προφανή πηγή μόλυνσης της ατμόσφαιρας. Οι εκπομπές της σχετίζονται τόσο με τις πρώτες ύλες όσο και με τις διεργασίες που έπονται για την απόκτηση των μετάλλων. Οι κύριες εκπομπές αφορούν σωματιδιακή ύλη και προϊόντα καύσης. Σιδηρούχα μέταλλα: Οι βιομηχανίες σιδήρου και χάλυβα έχουν συνδεθεί με έντονες εκπομπές από την υψικάμινο και τους φούρνους τήξεως του σιδήρου από την αρχή της ιστορίας τους. Σήμερα οι εταιρίες πιέζονται για πολύ χαμηλά όρια εκπομπών, τα οποία μη μπορώντας, οι παλαιού τύπου εγκαταστάσεις, να προσεγγίσουν οικονομικά αναγκάζονται να κλείσουν. Οι κύριες εκπομπές είναι οξείδια μετάλλων, καπνός και σκόνη. Μπορεί επίσης να έχουμε εκπομπές οργανικών και ανόργανων αερίων. Τα μεταλλεύματα συχνά περιέχουν φθοριούχες ενώσεις. Στην περίπτωση αυτή το πρόβλημα ατμοσφαιρικής ρύπανσης γίνεται ακόμα σοβαρότερο. Τα χυτήρια αν και σχετίζονται για μικρές εκπομπές δεν μπορούμε να τις αμελήσουμε. Ένας μη-ελεγχόμενος φούρνος για την τήξη σιδήρου εκπέμπει ανά ώρα περί τα 50 kg σκόνης, καπνού και ατμούς λαδιών και οργανικών, καθώς και ποσότητες CO και ΝΟΧ. Ο έλεγχος δεν είναι αδύνατος αλλά είναι όμως συχνά απαγορευτικός για μικρές μονάδες. Χαρτοβιομηχανίες: Η παραγωγή χαρτοπολτού και χαρτιού αυξάνεται στις μέρες μας με εκθετικό ρυθμό. Οι εκπομπές της χαρτοβιομηχανίας περιλαμβάνουν σωματιδιακή ύλη, ενώσεις θείου και οξείδιά του, που συνοδεύονται μάλιστα από δυσμενείς οσμές. Αυτές μπορούν να φθάσουν σε αποστάσεις μέχρι και 100km εάν οι καιρικές συνθήκες είναι κατάλληλες για κάτι τέτοιο.

82

4.6.2.4. Κινητές Πηγές Ως κινητή πηγή μόλυνσης θα χαρακτηρίζουμε την πηγή εκείνη που μετακινείται από το ένα

μέρος στο άλλο με ενέργεια που παράγει η ίδια. Το αυτοκίνητο είναι η πλέον

αντιπροσωπευτική πηγή της κατηγορίας. Οι κινητές πηγές περιλαμβάνουν κινούμενα

διαφόρων τύπων που κινούνται σε διαφορετικά επίπεδα (ουρανό, ξηρά και θάλασσα), και

χρησιμοποιούν μηχανές διαφορετικών κύκλων κα διαφορετικά καύσιμα. Εκπέμπουν επίσης

μια ποικιλία, στην ποσότητα και το είδος, απλών και σύνθετων ρύπων όπως φαίνεται στον

ακόλουθο πίνακα:

Τύπος μηχανής Καύσιμο Κύριοι ρύποι Μέσον

Τετράχρονη (Otto) βενζίνη HC, CO, C02, NOx αυτοκίνητα, δίτροχα

Δίχρονη βενζίνη HC, CO, CO2, ΝΟx, σωματίδια δίτροχα, εξωλέμβιες

Πετρελαίου (Diesel) πετρέλαιο ΝΟx, SOx, CO2, σωματίδια αυτοκίνητα γενικώς

Τουρμπίνα (αεροπλάνα) κηροζίνη ΝΟx, σωματίδια, CO2 αεροπλάνα, τραίνα

Ατμομηχανή πετρέλαιο, C NOx, SOx, σωματίδια, CO2 πλοία

Πίνακας 4.2: Κινητές πηγές και οι εκπομπές τους

4.7. ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ

4.7.1. Ατμοσφαιρικός κύκλος της ρύπανσης Όπως εξηγήθηκε σε προηγούμενο κεφάλαιο, οι ανθρωπογενείς εκπομπές ρύπων είναι υπεύθυνες για τα υψηλά επίπεδα ρύπανσης τα οποία επικρατούν κυρίως στις αστικές περιοχές. Παρ’ όλα αυτά, τα επεισόδια ρύπανσης δεν προκαλούνται συνήθως από ξαφνική αύξηση της εκπομπής των ρύπων αλλά οφείλονται σε «δυσμενείς» μετεωρολογικές συνθήκες οι οποίες περιορίζουν σημαντικά την ικανότητα της ατμόσφαιρας να αραιώσει τους ρύπους. Μερικοί από τους σημαντικότερους ατμοσφαιρικούς μηχανισμούς οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την μεταφορά, τον μετασχηματισμό και τελικά την απομάκρυνση των ρύπων που εκλύονται στην ατμόσφαιρα, είναι οι παρακάτω: Η στρωμάτωση της θερμοκρασίας είναι σημαντική γιατί καθορίζει την ατμοσφαιρική ευστάθεια και ελέγχει την ένταση της θερμικής τύρβης (buoyancy) και το βάθος του επιφανειακού αναμειγμένου στρώματος. Μαζί ρυθμίζουν την προς τα πάνω διασπορά των ρύπων και το ρυθμό αντικατάστασης από παρακείμενο καθαρότερο αέρα.(ΛΕΒΗ,2004) Το πεδίο ανέμου είναι καθοριστικό για την οριζόντια διασπορά στο οριακό στρώμα. Η ταχύτητα του ανέμου καθορίζει την απόσταση μέσα στην οποία θα γίνει η μεταφορά κατά την κατεύθυνση που πνέει ο άνεμος και την διάχυση των ρύπων εξ αιτίας της εξάπλωσης του plume και σε συνδυασμό με την επιφανειακή τραχύτητα επιβάλλουν την ένταση της μηχανικής τύρβης.(Λεβη,2004)

Η διεύθυνση του ανέμου είναι σημαντική γιατί ελέγχει τη γενική διαδρομή την οποία οι ρύποι θα ακολουθήσουν και η διακύμανσή του καθορίζει τα όρια στα οποία θα επεκταθεί η κάθετη στον άνεμο διασπορά. Τα καυσαέρια μεταφέρονται μακριά από την πηγή από τον μέσο οριζόντιο άνεμο. Ο οριζόντιoς άνεμος αποτελεί τον σημαντικότερο μηχανισμό απομάκρυνσης και αραίωσης των ρύπων. Σε περιπτώσεις στις οποίες πνέουν ισχυροί άνεμοι τα επίπεδα ρύπανσης είναι συνήθως χαμηλά. (Λεβη,2004)

α) Ένα μέρος της ρύπανσης διαφεύγει από το στρώμα ανάμειξης στην ελεύθερη ατμόσφαιρα. Η απουσία αναταρρακτικών κινήσεων στην ελεύθερη ατμόσφαιρα έχει σαν αποτέλεσμα η κατακόρυφη μεταφορά των ρύπων να γίνεται με πολύ βραδύτερους ρυθμούς. Από την άλλη μεριά, οι αντίστοιχοι ατμοσφαιρικοί μηχανισμοί είναι μεγαλύτερης

83

χωρικής και χρονικής κλίμακας με αποτέλεσμα οι ρύποι που διαφεύγουν στην ελεύθερη ατμόσφαιρα να επηρεάζουν ευρύτερες περιοχές της γης.

β) Οι αναταρρακτικές κινήσεις του αέρα είναι υπεύθυνες για την κατακόρυφη μεταφορά και την διαπλάτυνση του θυσάνου, με τελικό αποτέλεσμα την αραίωση. Η κλίμακα και η ένταση της αραίωσης εξαρτώνται από τον βαθμό ανατάραξης της ατμόσφαιρας. Σε συνθήκες ευστάθειας οι αναταρακτικές κινήσεις είναι μικρότερης κλίμακας και η κατακόρυφη ανάμειξη γίνεται αργά ενώ σε συνθήκες μεγάλης αστάθειας οι τυρβώδεις στρόβιλοι είναι μεγαλύτεροι και η ανάμειξη πολύ έντονη. Η δράση των αναταρρακτικών κινήσεων περιορίζεται στο κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας (~1 χιλιόμετρο) το οποίο ονομάζεται στρώμα ανάμειξης.

Κατά τον χρόνο της παραμονής τους στην ατμόσφαιρα οι ρύποι υφίστανται διάφορους χημικούς μετασχηματισμούς λόγω αντιδράσεων είτε μεταξύ τους είτε με τα συστατικά της καθαρής ατμόσφαιρας. Η ατμόσφαιρα είναι ένα αποτελεσματικό εργαστήριο αντιδράσεων μέσα στο οποίο διοχετεύονται χημικά ενεργά συστατικά με αποτέλεσμα την παραγωγή ενός αριθμού καινούργιων ουσιών. Οι χημικές αντιδράσεις των ρύπων μπορεί να δώσουν και ουσίες οι οποίες δεν είναι ρύποι. Σε πολλές περιπτώσεις όμως στα προϊόντα των χημικών αντιδράσεων περιλαμβάνονται και νέοι (δευτερογενείς) ρύποι.

στ. Η μεταφορά των ρύπων από την ατμόσφαιρα στο έδαφος ονομάζεται απόθεση. Γενικά ξεχωρίζουμε τρεις διαφορετικούς τύπους απόθεσης:

I. Βαρυτική καθίζηση ονομάζεται η πτώση λόγω βαρύτητας των σχετικά μεγάλων και βαρέων σωματιδίων.

II. Ξηρή απόθεση υφίστανται τα μικρά σωματίδια και οι αέριοι ρύποι τα οποία ακολουθούν αδρανώς τις κινήσεις του αέρα και κατακρατούνται, όταν έρθουν σε επαφή, από την υποκείμενη επιφάνεια

III. Υγρή απόθεση λαμβάνει χώρα σε περίπτωση υετού οπότε μπορούν να συμβεί κάποιο από τα παρακάτω ενδεχόμενα: Είτε σάρωση των ρύπων οι οποίοι βρίσκονται στην

ατμόσφαιρα από την βροχή ή το χιόνι (απόπλυση) είτε πρόσληψη των ρύπων σε ένα προηγούμενο στάδιο από τα μικρά σταγονίδια του νέφους, τα οποία αργότερα ενώνονται μεταξύ τους φτιάχνοντας σταγόνες βροχής. (Σκούλος Μ., Σίσκος, Π. Α.2010)

Σε κάθε περίπτωση είναι πολύ σημαντικό όταν μελετάμε τους αέριους ρύπους και τις επιπτώσεις τους να ξεχωρίσουμε:

α) την αέρια ρύπανση και τις επιπτώσεις της και β) την αποτιθέμενη ρύπανση με τις αντίστοιχες επιπτώσεις. Ο λόγος για τον οποίο είναι τόσο σημαντικός αυτός ο διαχωρισμός είναι ότι η

κλίμακα των δύο φαινομένων είναι πολύ διαφορετική. Οι άμεσες επιπτώσεις της αέριας ρύπανσης είναι περισσότερο τοπικό πρόβλημα και οι επιδράσεις είναι συνήθως μεγαλύτερες στις περιοχές κοντά στην πηγή της ρύπανσης (π.χ. φωτοχημικό νέφος των αστικών περιοχών). Από την άλλη πλευρά, η επίδραση της απόθεσης εξαπλώνεται σε πολλές εκατοντάδες ή χιλιάδες χιλιόμετρα (π.χ. όξινη βροχή)

Καθώς αιωρούνται στην ατμόσφαιρα οι ρύποι υφίστανται φυσικές και χημικές μετατροπές. Αυτές οι αλλαγές συσχετίζονται με μετεωρολογικά χαρακτηριστικά όπως η αφθονία των υδρατμών ή των σταγόνων, η θερμοκρασία του αέρα, η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας και η παρουσία ή η απουσία άλλων ατμοσφαιρικών συστατικών. Ομοίως, η τελική απομάκρυνση των ρύπων εξ αιτίας διαδικασιών σχετικών με βροχόπτωση (scavenging), βαρυτική απόθεση, επιφανειακή προσρόφηση και πρόσκρουση σχετίζεται με την κατάσταση της ατμόσφαιρας.

Προέχει να σημειώσουμε ότι ακόμα και αν οι εκπομπές σε δεδομένη περιοχή παραμένουν σχετικά σταθερές, η ποιότητα του αέρα μπορεί να επιδείξει ένα ευρύ φάσμα καταστάσεων. Η μεταβλητότητα εισάγεται από την διαρκώς μεταβαλλόμενη κατάσταση του καιρού και συνεπώς μεταβάλλεται και η ικανότητα της ατμόσφαιρας να μεταφέρει, να διαχέει, να μετατρέπει και να απομακρύνει τους ρύπους.

84

Εν γένει η ατμόσφαιρα έχει μία εκπληκτική ικανότητα στην διασπορά, αλλά σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές και θέσεις αυτή η ικανότητα μπορεί να περιοριστεί σημαντικά. Υπό αυτές τις συνθήκες ή αέρια ρύπανση μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα υγείας και άλλα.

4.7.2. Μεταφορά και Διασπορά. Τι συμβαίνει με τους ρυπαντές της ατμόσφαιρας; Μόλις οι ρυπαντές εισέλθουν

στην τροπόσφαιρα επηρεάζονται από τέσσερις διαδικασίες: Μεταφορά, στην οποία οι ρυπαντές μεταφέρονται καθοδικά με τη βοήθεια του

ανέμου. Η έκταση αυτής της διαδικασίας εξαρτάται από την ταχύτητα του ανέμου και τη διεύθυνσή του, τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά, όπως λόφοι, κοιλάδες, κτίρια, και το ύψος στο οποίο εκπέμπονται οι ρυπαντές στην τροπόσφαιρα, λ.χ. από ψηλές ή χαμηλές καπνοδόχους.

Διάλυση, στην οποία οι στροβιλώδεις κινήσεις του αέρα αναμειγνύουν και μειώνουν την περιεκτικότητα σε ρυπαντές.

Μετατροπή, στην οποία οι ρυπαντές υποβάλλονται σε φυσικές μεταβολές και συμπεριλαμβάνεται η συσσώρευση (σύνδεση σωματιδίων), οι χημικές (και φωτοχημικές μεταβολές που προκαλούνται από την εισερχόμενη ηλιακή ενέργεια (κυρίως ακτινοβολία υν).

Απομάκρυνση από την ατμόσφαιρα μέσω των βροχοπτώσεων, (όταν τα σωματίδια προσκολλούνται στους υδρατμούς και σχηματίζουν βροχή ή πάγο που πέφτει στην επιφάνεια της γης), την απόπλυση, (όταν οι ουσίες διαλύονται ή προσκολλώνται σε σταγονίδια ή νιφάδες κατακρημνισμάτων) και την ξηρή εναπόθεση σωματιδίων. (Miller Tyler G., 1996)

Μεταφορά είναι ο μηχανισμός με τον οποίο μεταφέρεται η ρύπανση από μια πηγή σε έναν αποδέκτη. Ο απλούστερος συνδυασμός πηγής-αποδέκτη είναι αυτός μιας απομονωμένης σημειακής πηγής και ενός απομονωμένου αποδέκτη. Μια σημειακή πηγή μπορούμε κάλλιστα να την φανταστούμε ως μια καπνοδόχο ή ένα φουγάρο πλοίου που ρυπαίνει τον αέρα. Ένας απομονωμένος αποδέκτης μπορεί να είναι π.χ. ένα σπίτι σε κάποια απόσταση από την πηγή. Η επίδραση του φουγάρου θα μεταφερθεί κατευθείαν από την πηγή προς τον αποδέκτη όταν υπάρχει ευνοϊκός προς αυτό άνεμος. Οι αέριοι ρύποι όταν αφήνουν την καμινάδα είναι κατά κανόνα θερμότεροι από τον περιβάλλοντα αέρα. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με την αρχική ορμή που έχουν τα καυσαέρια όταν φθάνουν στην κορυφή της καμινάδας, έχει σαν αποτέλεσμα ο θύσανος να ανυψώνεται μέχρι ενός ορισμένου ύψους. Το ύψος αυτό είναι βέβαια υψηλότερο του φυσικού (κατασκευαστικού) ύψους της καμινάδας και ονομάζεται ενεργό ύψος της καμινάδας. Το ύψος στο οποίο γίνεται η εκπομπή των καυσαερίων έχει μεγάλη επίπτωση στην ποιότητα του αέρα της περιοχής γιατί οι συγκεντρώσεις στο έδαφος μειώνονται σημαντικά όσο αυξάνεται το ύψος στο οποίο καταλήγουν οι ρύποι. Μια από τις τεχνικές που χρησιμοποιείται για την μείωση της τοπικής ρύπανσης είναι η αύξηση του ύψους εκπομπής των καυσαερίων (π.χ. αυξάνοντας το κατασκευαστικό ύψος της καμινάδας). (Γεντεκάκης, Ι., 1999)

Ο άνεμος είναι το κύριο μέσον με το οποίο η ρύπανση μεταφέρεται από την πηγή στον αποδέκτη. Όμως στη διάρκεια αυτής της μεταφοράς και σε αποστάσεις άνω των 5-10 km, το νέφος της μόλυνσης δεν παραμένει κυλινδρικού σχήματος της ίδιας διαμέτρου όπως στο εσωτερικό της καμινάδας από την οποία αναδύεται (Σχήμα 4-2). Αν η ταχύτητα του ανέμου είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα αποβολής από την καμινάδα, ο άνεμος θα απλώσει το εκπεμπόμενο νέφος της μόλυνσης έως ότου η ταχύτητά του γίνει ίση με την ταχύτητα του ανέμου. Αυτές οι δυο διαδικασίες, η μίξη λόγω τύρβης και η εξάπλωση του νέφους ρύπανσης - καθώς και μια τρίτη, η άσκοπη περιπλάνηση (που σημαίνει ότι το νέφος μόλυνσης μπορεί να μην ακολουθεί μια πραγματικά ευθεία πορεία μεταξύ της πηγής και

85

του αποδέκτη, εάν η κατεύθυνση του αέρα μεταβάλλεται) - τείνουν να κάνουν την πυκνότητα του νέφους ρύπανσης καθώς αυτό φτάνει στον αποδέκτη, μικρότερη από εκείνη που είχε τη στιγμή της εκπομπή του. Το σύνολο όλων αυτών των διαδικασιών ονομάζεται διασπορά.

Αν το νέφος μόλυνσης που μετακινείται βρεθεί πιο πάνω από το ύψος όπου συντελούνται τυρβώδης και ταραχώδεις κινήσεις του ανέμου, μπορεί να ταξιδέψει για εκατοντάδες χιλιόμετρα σε αυτό το ύψος προτού επανέλθει σε επαφή με Γη. Αυτό είναι γνωστό σαν μεταφορά “μεγάλης έκτασης” ή “μεγάλης απόστασης”.

4.7.3. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΚΗ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ Θερμοκρασιακή αναστροφή λέγεται το φαινόμενο κατά το οποίο η θερμοκρασία

του αέρα αυξάνεται τοπικά με το ύψος, αντί να μειώνεται όπως κανονικά συμβαίνει. Κανονικά, η θερμοκρασία του αέρα σημειώνει πτώση όσο απομακρύνεται κανείς

από την επιφάνεια της Γης προς την τροπόσφαιρα. Στην κορυφή αυτής της ζώνης οι θερμοκρασίες αρχίζουν να αυξάνονται απότομα. Το όριο που σημειώνεται σ΄αυτή την αναστροφή θερμοκρασίας ονομάζεται τροπόπαυση και είναι σημαντικό γιατί εμποδίζει την ανάμειξη των ανώτερων στρωμάτων και της τροπόσφαιρας. (Miller Tyler G., 1996)

Ο ρυθμός μείωσης όσο αυξάνεται το υψόμετρο προς την τροπόσφαιρα ποικίλλει, ωστόσο ένας αποδεκτός ρυθμός είναι περίπου 6,5ºC ανά χιλιόμετρο (αυτό καλείται κανονική ή κατακόρυφη θερμοβαθμίδα ή normal lapse rate). Η μείωση αυτή της θερμοκρασίας με το υψόμετρο βοηθάει στην καλύτερη ανάμιξη του αέρα και στη διασπορά των ρύπων. Οι θερμότερες μάζες αέρα έχοντας μικρότερη πυκνότητα, έχουν την τάση να κινούνται προς μεγαλύτερα υψόμετρα, μέχρι να συναντήσουν αέριες μάζες με περίπου ίδια χαρακτηριστικά θερμοκρασίας και πυκνότητας. Το αντίστροφο συμβαίνει με τις ψυχρότερες μάζες, οι οποίες όντας «βαρύτερες» παραμένουν σταθερές.

Φυσιολογικά, αυτός ο θερμαινόμενος αέρας διαστέλλεται και ανυψώνεται μεταφέροντας τους αέριους ρυπαντές των χαμηλών στρωμάτων στα υψηλότερα στρώματα της τροπόσφαιρας. Ο κρύος, πυκνός αέρας από τις γύρω περιοχές υψηλής πίεσης στη συνέχεια βυθίζεται στις περιοχές χαμηλής πίεσης απ’ όπου ανεβαίνει ο ζεστός αέρας (Σχήμα 4.3).

Σχήμα 4.3: οι θερμικές αναστροφές παγιδεύουν τους αέριους ρυπαντές σε μια λίμνη ψυχρού αέρα που δεν μπορεί να ανυψωθεί για να τους απομακρύνει. Λόγω της τοπογραφίας του το Λος Άντζελες παροουσιάζει συχνές θερμικές αναστρο-φές , οι περισσότερες εκ των οποίων είναι παρατετα-μένες στη διάρκεια των καλοκαιρινών μηνών. Αντίστοιχη περίπτωση παρουσιάζεται και στο λεκανοπέδιο των Αθηνών.

86

Αυτή η συνεχής ανάμειξη του αέρα βοηθά στη διατήρηση των αέριων ρύπων, ώστε να μη φτάσουν σε επικίνδυνη συγκέντρωση κοντά στο έδαφος. Μερικές φορές όμως ένα στρώμα πυκνού, ψυχρού αέρα παγιδεύεται κάτω από ένα στρώμα λιγότερο πυκνού, θερμού αέρα σε μία αστική λεκάνη ή κοιλάδα. Στην περίπτωση αυτή που έχουμε κοντά στο έδαφος ψυχρότερο αέρα από ότι σε ψηλότερα στρώματα, οδηγούμαστε σε μια σταθεροποιημένη κατάσταση, και δεν έχουμε κίνηση των αερίων μαζών. Αυτό είναι μια απόκλιση από την κανονική κατάσταση και καλείται θερμοκρασιακή ή θερμική αναστροφή. Σαν αποτέλεσμα δημιουργείται ένα στρώμα θερμού αέρα που καλύπτει την περιοχή και εμποδίζει το σχηματισμό ανερχόμενων ρευμάτων αέρα Πάνω από το στρώμα της αναστροφής, ο αέρας ψύχεται κανονικά αυξανομένου του υψομέτρου.

Θερμοκρασιακή αναστροφή μπορεί να υπάρξει με διάφορους τρόπους. Ο πρώτος μπορεί να συμβεί σε μία καθαρή νύχτα, όταν το έδαφος ακτινοβολεί θερμότητα με υψηλό ρυθμό. Σε περίπτωση που ο αέρας είναι καθαρός, τότε μπορεί ο αέρας κοντά στο έδαφος να είναι ψυχρότερος από αυτόν σε υψηλότερα στρώματα. Ένας άλλος τύπος αναστροφής, προκαλείται μέσω μιας οριζόντιας εισροής ψυχρού αέρα, όπως για παράδειγμα η θαλασσινή αύρα σε μια παράκτια περιοχή. Τέλος, ένας τρίτος τύπος αναστροφής, λαμβάνει χώρα τη νύχτα σε κοιλάδες, όταν κρύος αέρας ρέει από τις πλαγιές προς τον πυθμένα της κοιλάδας λόγω βαρύτητας. Ο αέρας εκεί είναι ψυχρότερος από ότι υψηλότερα. Γενικότερα, ανάλογα με τις συνθήκες μπορεί να υπάρξουν και άλλοι τύποι αναστροφής. (Web21)

Αν και αυτές οι αναστροφές συνήθως διαρκούν μόνο μερικές ώρες, υπάρχουν φορές όπου οι μάζες αέρα υψηλής πίεσης σταθεροποιούνται πάνω από μία περιοχή επί αρκετές μέρες, επιτρέποντας έτσι στους ρυπαντές του αέρα και σε επίπεδο εδάφους να συσσωρευτούν σε επιβλαβείς ακόμη και θανατηφόρες περιεκτικότητες. Οι θερμοκρασιακές αναστροφές επίσης βελτιώνουν τις επιβλαβείς επιδράσεις της αστικής θερμικής νησίδας και των θόλων σκόνης που σχηματίζονται πάνω από τις αστικές περιοχές.

Μία πόλη με αρκετά εκατομμύρια ανθρώπους και οχήματα σε μία περιοχή με ηλιόλουστο κλίμα, ελαφρούς ανέμους και βουνά και από τις τρεις πλευρές και με τη θάλασσα από την άλλη δημιουργεί ιδανικές συνθήκες για τη δημιουργία φωτοχημικού νέφους που επιδεινώνεται από τις συχνές θερμικές μετατροπές. Αυτό περιγράφει τη λεκάνη του Λος Άντζελες με τα 14 εκατομμύρια ανθρώπους, τα 24 εκατομμύρια οχήματα, τα χιλιάδες εργοστάσια και τις θερμικές μετατροπές που επικρατούν στο μισό περίπου του έτους. Παρά το γεγονός ότι διέπεται από τα πιο αυστηρά μέτρα ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον κόσμο, στο Λος Άντζελες σημειώνονται τα υψηλότερα επίπεδα ρύπων στις Η.Π.Α.. Άλλες πόλεις όπου παρουσιάζονται συχνά οι θερμοκρασιακές αναστροφές είναι το Ντένβερ, το Μεξικό, το Ρίο Ντε Τζανέιρο, το Σάο Πάολο, το Πεκίνο και η Σαγκάη. (Miller Tyler G., 1996)

Το φαινόμενο αυτό που είναι φυσιολογικό συμβαίνει σε όλα τα γεωγραφικά πλάτη της Γης και μάλιστα παρατηρούμε ότι οι χαμηλότερες θερμοκρασίες, έχουν παρατηρηθεί με καλό καιρό και αναστροφή, πχ στην Σιβηρία, παρά με κακοκαιρία.(Web 21) Παρόμοιες συνθήκες θερμοκρασιακής αναστροφής παρατηρούνται καθημερινά σε πολλές περιοχές της χώρας μας, συμπεριλαμβανομένης και της Αττικής.

Ο συνδυασμός ξαστεριάς, άπνοιας, και υγρασίας μπορεί να οδηγήσει σε αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες σε περιοχές όπου χαρακτηρίζονται από την ηπειρωτικότητα τους και το ιδανικό υψόμετρο για την δημιουργία συνθηκών αναστροφής. Βέβαια αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται σε συνθήκες καλοκαιρίας όπου παρατηρούνται οι παραπάνω παράγοντες που αναφέραμε. Είναι ένα ενδιαφέρον θέμα προς μελέτη και άκρως συνδεδεμένο με τη μετεωρολογία.

Κάποιες εικόνες από αυτό το φαινόμενο όταν εκδηλώνεται το χειμώνα παρατίθενται στο Παράρτημα 2 στο τέλος. (Web21)

87

4.7.4. ΝΕΦΗ Για να σχηματιστούν νέφη στην ατμόσφαιρα, απαιτείται να υπάρχουν υδρατμοί, πυρήνες συμπύκνωσης (condensation nuclei) και μια διαδικασία ψύξης (cooling process). Τα νέφη ταξινομούνται με δύο κριτήρια, το ύψος στο οποίο βρίσκονται και το σχήμα που έχουν. Ανάλογα με το ύψος στο οποίο βρίσκονται χωρίζονται σε κατώτερα (low), όταν η βάση τους βρίσκεται σε ύψος μικρότερο από 6500 πόδια, μέσα (middle), όταν η βάση τους είναι ανάμεσα στα 6500 και 16500 πόδια και ανώτερα (high) με βάση πάνω από 16500 πόδια. Ανάλογα με το σχήμα τους χωρίζονται σε στρωματόμορφα (stratiform) και σωρειτόμορφα (cumuliform). Στρωματόμορφα ονομάζονται τα νέφη με μεγάλη οριζόντια ανάπτυξη (στρώματα). Αυτά καλύπτουν συνήθως μεγάλο μέρος του ουρανού. Σωρειτόμορφα ονομάζονται τα νέφη με μεγάλη κατακόρυφη ανάπτυξη (σωρείτης). Είναι νέφη που δημιουργήθηκαν από ανοδικά ρεύματα εξαιτίας κάποιας αστάθειας στην ατμόσφαιρα. Το συνθετικό nimbo στο όνομα των νεφών σημαίνει νέφος μελανό και άρα βροχοφόρο. (Web 31) Ο ρόλος των αιωρούμενων σωματιδίων βρέθηκε να είναι ιδιαίτερα σημαντικός για τον καθορισμό των μικροφυσικών χαρακτηριστικών των νεφών. Τα σύννεφα που αναπτύσσονται σε περιβάλλον με μικρή συγκέντρωση σωματιδίων παράγουν κατά κανόνα μεγαλύτερα ποσά υετού ενώ τα νέφη που αναπτύσσονται σε περιβάλλον πλούσιο σε σωματίδια παρουσιάζουν μεγαλύτερη κατακόρυφη ανάπτυξη και περιέχουν υψηλότερες συγκεντρώσεις σωματιδίων πάγου. Για την ενεργοποίηση του μηχανισμού βροχόπτωσης καθώς και για τον καθορισμό του ύψους βροχής αλλά και της χωρικής διασποράς του υετού βρέθηκε ότι εξίσου σημαντικό ρόλο διαδραματίζουν και τα δυναμικά χαρακτηριστικά των νεφών τα οποία επηρεάζονται από τη μορφολογία του εδάφους. (Σολωμός, Στ., 2011)

Η ευστάθεια του αέρα πριν την ανύψωση, χαρακτηρίζει το είδος του νέφους που θα δημιουργηθεί. Αν ο αέρας είναι ευσταθής θα σχηματιστεί στρωματόμορφο νέφος (stratiform) , ενώ αν είναι ασταθής θα σχηματιστεί σωρειτόμορφο νέφος (cumuliform).

Ο συνδυασμός ύψους βάσης και σχήματος των νεφών μας έδωσε την τελική ταξινόμηση που έχει καθιερωθεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Μετεωρολογίας (W.M.O.). Σύμφωνα με την ταξινόμηση αυτή έχουμε (Σχήμα 4.1):

Α. Ανώτερα Νέφη 1.Θύσανοι (Cirrus Ci): Έχουν τη μορφή λεπτών ινών ή νημάτων. Οι ίνες αυτές ή τα νήματα έχουν στην άκρη μορφή άγκιστρου. Είναι λευκά νέφη, τα πιο λευκά από όλα και αποτελούνται από παγοκρυστάλλους. 2. Θυσανοσωρείτες (Cirrocumulus Cc): Είναι λεπτά στρώματα περισσότερο ή λιγότερο εκτεταμένα και αποτελούνται από μικρά νεφικά στοιχεία με τη μορφή κόκκων ή ρυτίδων. Είναι λευκά και αποτελούνται από παγοκρυστάλλους και νεφοσταγόνες. 3. Θυσανοστρώματα (Cirrostratus Cs) Έχουν τη μορφή λευκού πέπλου και καλύπτουν ολόκληρο σχεδόν τον ουρανό. Το πάχος τους δεν είναι μεγάλο και αποτελούνται από παγοκρυστάλλους. Κύριο χαρακτηριστικό τους είναι το φαινόμενο της άλω όταν πίσω τους υπάρχει ο Ήλιος ή η Σελήνη. Γενικά τα ανώτερα νέφη δεν προκαλούν υετό στη γη.

88

Β. Μέσα Νέφη

Υψισωρείτες (Altocumulus Ac):Είναι εκτεταμένα λεπτά στρώματα που αποτελούνται από νεφικά στοιχεία κανονικά διατεταγμένα. Και τα νέφη αυτά προκαλούν αναταράξεις σε αεροσκάφος που πετά. Υψιστρώματα (Altostratus As):Παρουσιάζονται σαν ένα γκρίζο στρώμα με μεγάλη έκταση και σημαντική πυκνότητα. Είναι γενικά υετοφόρα νέφη και δίνουν συνεχή βροχόπτωση ή χιόνι.

Γ. Κατώτερα Νέφη Στρώματα (Stratus St):Νέφη γκρίζα με βάση αρκετά ομοιόμορφη και χαμηλή. Πιθανόν να προκαλέσουν ψεκάδες. Όταν είναι πολύ χαμηλά δημιουργούν προβλήματα ορατότητας. Σωρείτες (Cumulus Cu):Νέφη ανεξάρτητα με όρια πολύ σαφή. Είναι πυκνά και αναπτύσσονται κατακόρυφα, το πάνω τμήμα τους έχει τη μορφή κουνουπιδιού. Όταν φωτίζονται από τον ήλιο είναι εκθαμβωτικά λευκά. Όταν η κατακόρυφη ανάπτυξή τους είναι μεγάλη, δίνουν βροχή μεγάλων βροχοσταγόνων (όμβρο) και προκαλούν ισχυρές αναταράξεις. Στρωματοσωρείτες (Stratocumulus Sc):Τα νέφη αυτά έχουν τη μορφή σφαιρικών ή κυλινδρικών μαζών με γκρίζο ή υπόλευκο χρώμα. Συνοδεύονται από βροχή ή χιόνι με ασθενή ένταση. Στρωματομελανίες (Nimbostratus Ns):Εκτεταμένο στρώμα με σκοτεινό γκρίζο χρώμα. Τα νέφη αυτά δίνουν συνεχείς και ισχυρές βροχοπτώσεις ή χιονοπτώσεις.

Σωρειτομελανίες (Cumulonimbus Cb) Νέφη μεμονωμένα και επιβλητικά, με μεγάλη κατακόρυφη ανάπτυξη και μορφή βουνών ή πύργων. Το ανώτερο τμήμα τους είναι συνήθως λείο και πεπλατυσμένο. Προκαλούν τα πιο έντονα φαινόμενα στη γη όπως όμβρους και καταιγίδες.

Ιδιαίτερη αναφορά πρέπει να γίνει στα φακοειδή νέφη (Lenticularis), τα οποία είναι νέφη ορογραφικά, δηλαδή σχηματίζονται δίπλα σε βουνά και εξαιτίας των βουνών κι έχουν τη μορφή φακού όπως λέει και το όνομά τους, δεν έχουν δηλαδή μεγάλη κατακόρυφη ανάπτυξη. Σχηματίζονται όταν μια αέρια μάζα εξαναγκαστεί να ανέβει ένα βουνό, συναντήσει εκεί περιοχές με μικρή θερμοκρασία, οπότε υγροποιούνται οι υδρατμοί που υπάρχουν μέσα στην αέρια μάζα και σχηματίζεται νέφος. (Web 31)

Αν όμως δεν υπάρχει αστάθεια στην ατμόσφαιρα, η αέρια μάζα δε συνεχίζει την άνοδό της αλλά όταν περάσει την κορυφή του βουνού, επιστρέφει προς τα κάτω και πάλι. Το νέφος που σχηματίζεται στην περίπτωση αυτή είναι μικρής κατακόρυφης ανάπτυξης. Η μεταφορά σκόνης από την Αφρική προς τη Μεσόγειο και τη Νότια Ευρώπη παίζει σημαντικό ρόλο για την εξέλιξη των συστημάτων στην περιοχή. Η αλληλεπίδραση της σκόνης με άλλα σωματίδια, όπως για παράδειγμα το θαλασσινό αλάτι, διαμορφώνει τη σύσταση και τις συγκεντρώσεις των πυρήνων συμπύκνωσης και τελικά επηρεάζει την εξέλιξη των νεφών και τα χαρακτηριστικά του υετού. Η παραγωγή σωματιδίων σκόνης ενισχύεται από τα ρεύματα πυκνότητας τα οποία παράγονται από καταιγίδες τοπικής ή

89

μέσης κλίμακας. Ο μηχανισμός αυτός βρέθηκε ότι είναι αρκετά σημαντικός για τον υπολογισμό του φορτίου σκόνης στην ατμόσφαιρα ειδικότερα για την ΒΔ Αφρική και τις υποσαχάριες περιοχές. Η ανάπτυξη ρευμάτων πυκνότητας σε αυτές τις περιοχές ευθύνεται για την παραγωγή εκτεταμένων μετώπων σκόνης λόγω της αυξημένης τύρβης και των ανοδικών κινήσεων που επικρατούν στην αιχμή αυτών των συστημάτων. (Σολωμός, Στ., 2011)

Σχήμα 4.3: Ταξινόμηση νεφών με βάση το συνδυασμό ύψους βάσης και σχήματός τους.

Τοπικά προβλήματα ατμοσφαιρικής ρύπανσης

4.8. Ρύπανση του Αέρα στους Εσωτερικούς Χώρους – Είδη και πηγές.

Έως αυτό το σημείο έχουμε εστιάσει την προσοχή μας στην ποιότητα του ατμοσφαιρικού αέρα. Ωστόσο στον εικοστό αιώνα ένα μεγάλο ποσοστό του πληθυσμού ζει και εργάζεται μέσα σε κλειστούς χώρους: στα σπίτια τους, στα εργοστάσια , σε γραφεία βιομηχανικών κτηρίων, στα καταστήματα , στα αεροδρόμια, στα ξενοδοχεία ή ταξιδεύει μέσα στα οχήματα πηγαίνοντας προς ή επιστρέφοντας από αυτά τα μέρη. Πολλοί άνθρωποι μπορεί να βρίσκονται σε κλειστούς χώρους περισσότερο από 20 ώρες την ημέρα κατά μέσο όρο.Η ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων που αυτοί αναπνέουν μπορεί να έχει άμεση επίδραση βραχυπρόθεσμα στην υγεία τους και θα μπορούσε και μακροπρόθεσμα. (C.David, (Cooper, F.C. Alley, 2004)

Καθώς διαβάζετε αυτό το βιβλίο μέσα στο σπίτι σας μπορεί να εισπνεύσετε περισσότερα ρυπαντικά στοιχεία με κάθε αναπνοή απ’ ότι εάν ήσαστε σε εξωτερικό χώρο (εικ 4.4). Σύμφωνα με τις μελέτες της ΕΡΑ, τα επίπεδα των 11 συνηθέστερων ρύπων είναι

90

συνήθως 2-5 φορές μεγαλύτερα μέσα στο σπίτι και στα κτίρια από ότι έξω και μέχρι 70 φορές υψηλότερα σε μερικές περιπτώσεις. Μία μελέτη του 1993 βρήκε ότι τα επίπεδα ρύπανσης μέσα στα αυτοκίνητα μπορεί να είναι μέχρι και 18 φορές υψηλότερα απ’ ότι έξω από τα οχήματα. (Miller, T., 1999)

Εικόνα 4.4 Κάποια σημαντικά ρυπογόνα στοιχεία του αέρα σε εσωτερικούς χώρους. (Στοιχεία από το Environmental Protection Agency).

Οι κίνδυνοι για την υγεία από την έκθεση σ’ αυτά τα χημικά μεγιστοποιούνται, επειδή οι άνθρωποι περνούν περίπου το 50-78% του χρόνου τους μέσα στο σπίτι. Το 1990 η ΕΡΑ τοποθέτησε την εσωτερική ρύπανση του αέρα στην κορυφή της λίστας των 18 πηγών κινδύνου για τον καρκίνο και αξιολογείται από τους ειδικούς ως πρόβλημα υγείας υψηλού κινδύνου. Μεγαλύτερο κίνδυνο διατρέχουν οι καπνιστές, τα βρέφη και τα νήπια ηλικίας κάτω των 5 ετών, οι ηλικιωμένοι, οι ασθενείς, οι έγκυες, τα άτομα με καρδιολογικά ή αναπνευστικά προβλήματα και οι εργαζόμενοι σε εργοστάσια. (Miller, T., 1999) Οι μελέτες της Δανίας και της ΕΡΑ συνδέουν τους ρυπαντές που βρήκαν στα κτίρια με τη ζάλη, την κεφαλαλγία, το βήχα, το φτέρνισμα, τη ναυτία, το τσούξιμο στα μάτια, τη χρόνια κόπωση και άλλα συμπτώματα που ονόμασαν «Σύνδρομο Ασθενούς Κτιρίου». Ένα κτίριο θεωρείται ασθενές, όταν τουλάχιστον το 20% των ενοίκων του υποφέρουν από μόνιμα συμπτώματα που εξαλείφονται μόλις βγαίνουν έξω. Τα νέα κτίρια είναι περισσότερο «ασθενή » απ' ότι τα παλιά, λόγω της μειωμένης ανανέωσης αέρα για εξοικονόμηση ενέργειας και της εκπνοής διαφόρων χημικών από τα καινούρια χαλιά και έπιπλα. Σύμφωνα με την ΕΡΑ τουλάχιστον 17% των 4 εκατομμυρίων εμπορικών κτιρίων στις Η.Π.Α. θεωρούνται ασθενή και εκτιμάται ότι 1 στα 12 εμπορικά κτίρια σημειώνουν επίπεδα εσωτερικής ρύπανσης του αέρα ιδιαίτερα υψηλά ώστε να προκαλέσουν ασθένεια και όχι απλά τα συμπτώματα. Εκτιμάται ότι η εσωτερική ρύπανση του αέρα στις Η.Π.Α. κοστίζει περίπου 60 δισ. δολάρια ετησίως λόγω των απουσιών από την εργασία, μείωση της παραγωγικότητας και δαπάνες υγείας. Σύμφωνα με την ΕΡΑ και τους ειδικούς της δημόσιας υγείας, το κάπνισμα, η φορμαλδεΰδη, ο αμίαντος και το ραδιενεργό αέριο Ραδόνιο 222 είναι τα 4 πλέον επικίνδυνα ρυπογόνα στοιχεία εσωτερικού χώρου. Το 1994 μία μελέτη που διεξήχθη υποστήριξε ότι ο κύριος ένοχος των συμπτωμάτων ασθενών κτιρίων πιθανόν να είναι οι ίνες μετάλλων που πέφτουν

91

από το ταβάνι και από το εσωτερικό των κλιματιστικών σωλήνων. Η μελέτη επίσης απαντά στο γιατί οι εργαζόμενοι που δαπανούν τον εργασιακό τους χρόνο δουλεύοντας μπροστά από έναν υπολογιστή μπορεί να υποφέρουν περισσότερο απ’ ότι οι υπόλοιποι: τα ηλεκτροστατικά πεδία που δημιουργούνται από τους υπολογιστές προσελκύουν τις ίνες, εκθέτοντας έτσι τα άτομα που κάθονται μπροστά από τις οθόνες στα περισσότερα από αυτά τα στοιχεία. (Miller, T., 1999) Το χημικό που προξενεί δυσκολίες στους περισσότερους ανθρώπους είναι η φορμαλδεΰδη, ένα ιδιαίτερα φλεγμονώδες αέριο. Περίπου 20 εκατομμύρια Αμερικανοί υποφέρουν από χρόνια αναπνευστικά προβλήματα, ζάλη, λήθαργο, πονοκέφαλο, πονόλαιμο, φλεγμονή της μύτης και των ματιών και ναυτία, που προξενεί η καθημερινή έκθεση στα επίπεδα φορμαλδεΰδης που εκπέμπονται από συνηθισμένα δομικά υλικά και από τα είδη νοικοκυριού (εικ. 8.12). Υπάρχουν επίσης στοιχεία ότι η χρόνια έκθεση στη φορμαλδεΰδη ως αποτέλεσμα υψηλής επαγγελματικής έκθεσης μπορεί να προξενήσει καρκίνο. (Σαραγά, Δ. ,2005). Η φορμαλδεΰδη χρησιμοποιείται στο πολτοποιημένο ξύλο, στις μοριοσανίδες, στις υαλοσανίδες μέσης πυκνότητας, οι οποίες με τη σειρά τους μετατρέπονται σε δομικά υλικά και υλικά κουζίνας, περίπου το 90% των επίπλων που πωλούνται στις Η.Π.Α.. Άλλες πηγές φορμαλδεΰδης είναι τα είδη νοικοκυριού, ο μονωτικός αφρός, οι κόλλες ταπετσαρίας και χαλιών, καθώς και τα είδη ρουχισμού. Σύμφωνα με την ΕΡΑ τουλάχιστον μισά από τα τροχόσπιτα ή τα προκατασκευασμένα σπίτια στις Η.Π.Α περιέχουν επίπεδα φορμαλδεΰδης αρκετά υψηλά ώστε να προξενήσουν επιβλαβή συμπτώματα. Η ΕΡΑ εκτιμά ότι περίπου 2 στα 10.000 άτομα που ζουν σ’ αυτού του είδους τα σπίτια για πάνω από 10 χρόνια θα αναπτύξουν καρκίνο από τη μεγάλη έκθεση στη φορμαλδεΰδη. Επίσης, πολλά νέα κτίρια έχουν προβλήματα ρύπανσης από το ίδιο υλικό. Σοβαρά ρυπαντικά στοιχεία, ιδιαίτερα από μοριακή ύλη, δημιουργούνται μέσα στους οικισμούς πολλών φτωχών επαρχιακών περιοχών στις αναπτυσσόμενες χώρες. Η καύση του ξύλου, της κοπριάς και των υπολειμμάτων καλλιέργειας σε ανοιχτές πυρκαγιές ή σε φούρνους που δεν εξαερίζονται ή εξαερίζονται ελάχιστα για το μαγείρεμα και τη θέρμανση εκθέτει τους κατοίκους, ιδιαίτερα τις γυναίκες και τα μικρά παιδιά, σε πολύ υψηλά επίπεδα ρυπογόνων στοιχείων εσωτερικού χώρου. Εν μέρει το αποτέλεσμα είναι η πρόκληση αναπνευστικών νοσημάτων ως σημαντική αιτία θανάτων και ασθενειών στις περισσότερες αναπτυσσόμενες χώρες. (Miller, T., 1999)

92

Μακροχρόνιες και Μεγάλης Κλίμακας Επιδράσεις της Ατμοσφαιρικής

Ρύπανσης στον Πλανήτη

4.9. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου

Η μεταβολή του κλίματος και το φαινόμενο του θερμοκηπίου έχουν προστεθεί πλέον στα προβλήματα που απασχολούν τη διεθνή κοινότητα με προεκτάσεις όχι μόνο οικολογικές αλλά και κοινωνικές. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου υπήρχε πάντοτε ως αποτέλεσμα των ιδιοτήτων ορισμένων

συστατικών της γήινης ατμόσφαιρας, αλλά εμφανίζεται οξυμένο σήμερα λόγω της

εντατικοποίησης διαφόρων ανθρωπογενών δραστηριοτήτων. Έτσι τα βιομηχανικά και

γεωργικά αέρια (καύσεις, αποδασώσεις) έχουν δημιουργήσει στα κατώτερα στρώματα της

ατμόσφαιρας ένα πυκνό «κάλυμα», το οποίο επιτρέπει τη διέλευση της εισερχόμενης

ηλιακής ακτινοβολίας (μικρού μήκους κύματος). Ταυτόχρονα παγιδεύει, απορροφώντας

κατά την έξοδό της ένα μέρος της ανακλούμενης από τη Γη προς τον Ήλιο υπέρυθρης

ακτινοβολίας (μεγάλου μήκους κύματος). (Καραθανάσης, Στ., 2007 ).

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου αναφέρεται κατ' αρχήν από τον Ζ. Fourier το 1810 και ένα

αιώνα αργότερα, το 1896, ο Svande Arrhenious μας δίνει μια πλήρη περιγραφή του

φαινομένου και της αρχής που το διέπει: Ορισμένα αέρια της ατμόσφαιρας επιτρέπουν την

διέλευση της ηλιακής ακτινοβολίας προς την Γη, ενώ παράλληλα παρεμποδίζουν και

επανακλούν προς το έδαφος ένας μέρος της υπέρυθρης ακτινοβολίας που ανακλάται από

την επιφάνεια της Γης. Στο ακόλουθο σχήμα επιχειρείται μια εικονική αναπαράσταση του

φαινομένου. (Γεντεκάκης, Ι. 1999).

Σχήμα 4.5. Εικονική αναπαράσταση της προσπίπτουσας και επανεκπεμπόμενης ακτινοβολίας στην Γη. Τονίζεται η διαδικασία που οδηγεί στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. 1 : Μεγάλο ποσοστό της προσπίπτουσας Ηλιακής ακτινοβολίας απορροφάται από την γήινη

93

επιφάνεια, θερμαίνοντάς την. 2): Κάποια ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας (103 W/m) ανακλάται από την επιφάνεια της Γης και την ατμόσφαιρα. 3): Υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης. 4): καθαρή (net) εξερχόμενη υπέρυθρη ακτινοβολία στο διάστημα. 5): Μερικό ποσοστό της υπέρυθρης ακτινοβολίας της Γης απορροφάται από τα αέρια του θερμοκηπίου και επανεκπέμπεται προς όλες τις διευθύνσεις.

Αποτέλεσμα αυτού του φαινομένου είναι να κρατιέται η θερμοκρασία του πλανήτη σε υψηλά επίπεδα. Τα αέρια αυτά δηλαδή δρουν με ένα ακριβώς ανάλογο τρόπο με αυτόν που δρα η διαφανής πλαστική επένδυση των θερμοκηπίων ή τα τζάμια ενός αυτοκινήτου που προκαλούν το καλοκαίρι υπερθέρμανση του εσωτερικού χώρου. Με άλλα λόγια το στρώμα αυτό των αερίων είναι “διαφανές” (διαπερατό) από την ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος και ημι-διαφανές από την ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος (προς το ερυθρό του φάσματος) που επανεκπέμπεται στη γη. Ευτυχώς, γιατί λόγω ακριβώς αυτού του γεγονότος, τα πράγματα στη Γη είναι καλύτερα, αφού μπορεί κανείς να αναπνεύσει καθαρό αέρα, να ατενίσει το γαλάζιο ουρανό και τους ωκεανούς, να θαυμάσει τα πράσινα λιβάδια τα χρώματα των λουλουδιών, με μία μέση θερμοκρασία περίπου 15ο C. Xωρίς αυτό το μηχανισμό με βάση την απόσταση τους από τον Ήλιο, η μέση θερμοκρασία της Αφροδίτης και της Γης θα έπρεπε να είναι 100 °C και -18 °C αντίστοιχα, στοιχείο που θα τους κατέτασσε ίσως στους πιο ψυχρούς πλανήτες. Ωστόσο, ο παράγοντας που διατηρεί την υψηλότερη θερμοκρασία πάνω στηΓη στους 33ο C είναι η παρουσία της ατμόσφαιρας της. Η ατμόσφαιρά επιτρέπει την ύπαρξη της ζωής πάνω στη Γη. Το «φαινόμενο της θέρμανσης» της ατμόσφαιρας οφείλεται κυρίως στα δύο βασικά συστατικά όλων των ζωντανών οργανισμών: το νερό, με τη μορφή υδρατμών, και τον άνθρακα με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα. (Σίσκος, Π.,2011). Ο John Tyndall (1820-1893) απέδειξε με κάποια πειράματα ότι το νερό με τη μορφή υδρατμών και το διοξείδιο του άνθρακα απορροφούν θερμότητα με τη μορφή ακτινοβολίας. Ο Tyndall υπολόγισε επίσης την αυξανόμενη θερμοκρασία, η οποία οφειλόταν στην παρουσία αυτών των μορίων μέσα στην ατμόσφαιρα. Στις μέρες μας υπάρχουν ενδείξεις ότι το διοξείδιο του άνθρακα απορροφά θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, ότι η συγκέντρωση του στον αέρα αυξάνεται τα τελευταία 150 έτη καθώς και ότι η μέση θερμοκρασία της Γης έχει διαφοροποιηθεί αισθητά. Χρησιμοποιώντας τη σύγχρονη γνώση, μπορεί εύκολα να γίνει κατανοητό ποια θα ήταν η συμβολή της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης-που πρακτικά αποτελείται από C02, στη διατήρηση μιας υψηλής τιμής μέσης θερμοκρασίας, περίπου στους 360 °C στον συγκεκριμένο πλανήτη. (Σίσκος, Π.,2011). Εκτός από το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), του οποίου η περιεκτικότητα στην ατμόσφαιρα παίζει καταλυτικό χαρακτήρα για την απορρόφηση θερμότητας και επομένως αύξησης της θερμοκρασίας και μεγάλη συμβολή στο «φαινόμενο του θερμοκηπίου», υπάρχουν και άλλα αέρια των οποίων το μόριο έχει ανάλογες ιδιότητες απορρόφησης και συγκράτησης της υπέρυθρης ακτινοβολίας και σημαντικής συμβολής στο φαινόμενο. Τέτοια είναι το μεθάνιο (CH4), τα οξείδια του Αζώτου (ΝΟx) και το "Φρέον" (Χλωριωμένοι Υδρογονάνθρακες), με πολλαπλάσια ως προς το διοξείδιο του άνθρακα ικανότητα απορρόφησης της θερμότητας, η οποία ξεκινά από 25 φορές για το μεθάνιο, ανέρχεται σε 230 για τα οξείδια του Αζώτου και φθάνει μέχρι 15.000 για το Φρέον. Οι συγκεντρώσεις των παραπάνω αερίων στην ατμόσφαιρα είναι: α) Διοξείδιο του Άνθρακα 351,3 ppm (μέρη στο εκατομμύριο), β) Μεθάνιο 1, 675 ppm, γ) Οξείδια του Αζώτου 0,31 ppm, και δ) Φρέον 0,000225 ppm. Παρ’ όλα αυτά, ο βαθμός απορρόφησης θερμικής ακτινοβολίας για τι καθένα είναι διαφορετικός, ώστε η σχετική συνεισφορά τους στο «φαινόμενο του θερμοκηπίου» να έχει ως ακολούθως: α) Διοξείδιο του Άνθρακα 57%, β) Μεθάνιο 12%, γ) Οξείδια του Αζώτου 6%, και δ) Φρέον 25%.

94

Από τα παραπάνω παρατηρείται μια δυσανάλογη, σχετικά με τη συγκέντρωσή τους, συνεισφορά τους στο «φαινόμενο του θερμοκηπίου», πράγμα που υπαγορεύει την ήδη σε εξέλιξη ευρισκόμενη στρατηγική άμεσης μείωσής τους. (Web36) Αν και οι θερμοκρασίες καταγράφονται μόλις από τα τέλη του 17ου αιώνα, μια σειρά από επιστημονικές μεθόδους μας επιτρέπει να ανατρέξουμε βαθιά μέσα στο παρελθόν. Έχει αποδειχθεί σχεδόν με βεβαιότητα ότι η Γη πέρασε από τις παρακάτω κλιματολογικές φάσεις: 1) 950 μ.Χ. - 1350 μ.Χ. : Μια κλιματικά ιδανική περίοδο, οπότε η μέση θερμοκρασία προσέγγιζε αυτή των πιο θερμών χρόνων του 20ου αιώνα. 2) 1350-1890: Μια μικρή παγετώδη εποχή. Συνοδεύτηκε από τους μεγάλους λιμούς της βασιλείας του Λουδοβίκου 14ου και από την επέκταση των ορεινών παγετώνων. Η μέση θερμοκρασία της Γης ήταν κατά 0.5° -0.7°C χαμηλότερη από την μέση σημερινή. (Γεντεκάκης, Ι. 1999). Βασιζόμενοι λοιπόν σε αυτά που μας διδάσκει το παρελθόν και αναζητώντας α μπορεί να συμβεί από μια υπερθέρμανση του πλανήτη κατά λίγους βαθμούς, έχουμε σήμερα αναπτύξει διάφορα ειδικά μαθηματικά μοντέλα που προσπαθούν α περιγράψουν το φαινόμενο και να καταλήξουν σε προβλέψεις. Τα μοντέλα παίρνουν υπόψη τους όλους τους πιθανούς παράγοντες που ενδέχεται να έχουν είτε θετική είτε αρνητική επιρροή στο φαινόμενο. Οι τελευταίοι αποτελούν, τρόπον τινά, τους αμυντικούς (αυτο-προστατευτικούς) μηχανισμούς της ατμόσφαιρας για την διατήρηση της θερμοκρασίας σε σταθερά επίπεδα. Πράγματι, τα μαθηματικά μοντέλα που τρέχουν με αρχικές συνθήκες θερμοκρασίες περασμένων ετών, προβλέπουν, εν γένει, θερμοκρασίες της επιφάνειας της Γης μεγαλύτερες από την σημερινή. Ο εμπλουτισμός αυτών των μοντέλων με παράγοντες αρνητικής επιρροής, οδηγεί σε καλύτερες εκτιμήσεις. Μερικοί από τους δευτερεύοντες παράγοντες, θετικής ή αρνητικής επιρροής, που παίρνουν υπόψη τους τα πιο μοντέρνα μοντέλα, είναι: Αύξηση του ποσοστού του CΟ2 θα ευνοούσε την φωτοσύνθεση, θα αύξανε την χλωρίδα που θα απορροφούσε περισσότερο CΟ2 (αρνητική επιρροή στο φαινόμενο). Από μια άλλη σκοπιά, περισσότερο C02 σημαίνει και μεγαλύτερο ποσοστό διάλυσής του στους ωκεανούς. Το αέριο διαλύεται ευχερέστερα σε χαμηλές θερμοκρασίες, και μια υπερθέρμανση θα μείωνε αποτελεσματικά την δράση των θαλασσών ως καταβόθρες CΟ2. Η αύξηση της θερμοκρασίας θα ευνοούσε την αποσύνθεση περίπου 1,600 δισεκατομμύρια τόνων οργανικών ενώσεων του εδάφους και άρα θα αύξανε περαιτέρω την έκλυση C02 και μεθανίου (θετική επιρροή στο φαινόμενο). Μια επίσης θετική επιρροή θα προέρχεται και από τον εμπλουτισμό της ατμόσφαιρας σε υδρατμούς, ως επακόλουθο της αύξησης της θερμοκρασίας. Αυτό όπως εξηγήσαμε λίγο παραπάνω μπορεί να ενεργήσει και αντίστροφα, ανάλογα με το ποια στρώματα της ατμόσφαιρας θα εμπλουτιστούν περισσότερο σε υδρατμούς. Οι προβλέψεις που δίνουν τα μοντέλα είναι οι ακόλουθες: Άνοδος της θερμοκρασίας κατά 1.5°-4.5°C για κάποια μοντέλα, και 3°-5.5°C για κάποια άλλα. Είναι αξιοσημείωτο να τονιστεί ότι αυτή η θερμοκρασιακή άνοδος θα προκληθεί μέσα σε μερικές δεκαετίες, αντίθετα με ανάλογης τάξης φυσικές αυξομειώσεις που χρειάστηκαν χιλιετίες για να εξελιχθούν. Οι συνέπειες από μια τέτοια εξέλιξη; Ορατές:

Αύξηση των βροχο-χιονοπτώσεων στα υψηλά γεωγραφικά πλάτη. Στην Ανταρκτική οι χιονοπτώσεις θα αυξηθούν δραστικά με πιθανό σενάριο την αποθήκευση πάγων σε αυτή, ο οποίος θα ετίθετο εκτός κύκλου.

Τα μέσα γεωγραφικά πλάτη θα καταστούν πιθανόν πιο ξηρά, ιδιαίτερα τις καλοκαιρινές περιόδους.

Τα μοντέλα επίσης προβλέπουν ένταση των βροχοπτώσεων και των μουσώνων που πλήττουν τη Νότια Ασία.

95

Ακραίες καιρικές συνθήκες σε περισσότερα σημεία του πλανήτη με επικράτηση καταστροφικών φαινομένων, όπως καταιγίδες, πλημμύρες, τυφώνες, κτλ.

Προβλέπεται μια άνοδος της στάθμης της θάλασσας κατά 40-150 cm και όχι όπως συχνά ακούγεται ότι θα είχαμε μια τήξη του συνόλου των πάγων της

Ανταρκτικής, κάτι που αν συνέβαινε θα σήμαινε μια άνοδο των υδάτων κατά 65-70 m.

Αλλά η άνοδος του επιπέδου της θάλασσας κατά λίγα εκατοστά δεν σημαίνει ότι, οι

καταστροφές θα είναι μικρές, καθότι προβλέπεται ότι τεράστιες εκτάσεις θα χανόταν κάτω

από την επιφάνεια της θάλασσας. Κάποιες περιοχές που θα πληγούν εντονότερα από μια

τέτοια εξέλιξη είναι το Μπαγκλαντές, η Ολλανδία, το Δέλτα Νείλου, η Λουϊζιάνα, αλλά και

πολλά άλλα μέρη της Γης με υψόμετρα συγκρίσιμα της επιφάνειας της θάλασσας.

Η υπερθέρμανση θα προκαλέσει τεράστιες μεταβολές στην βλάστηση και μετατόπιση των έφορων περιοχών σε υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη. Μια προβλεπόμενη εξέλιξη σε πλανητικό επίπεδο της συνολικής κατανομής της βλάστησης, σε σύγκριση με την σημερινή κατάσταση.

Προληπτικά μέτρα αντιμετώπισης του Φαινομένου του Θερμοκηπίου. Θα αναφερθούμε σχεδόν επιγραμματικά σε αυτά. 1) Μείωση της χρήσης χλωροφθορανθράκων (CFCs): Αυτός ο τομέας παρουσιάζει τις μικρότερες δυσκολίες, εφόσον η παραγωγή των FCs είναι περιορισμένη. Παρόλα αυτά το δυναμικό συμβολής τους στο φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι τεράστιο, 12,000-15,000 φορές μεγαλύτερο από αυτό του CΟ2, (βλέπε πίνακα 7-3). Εκτιμάται ότι η κατάργηση της χρήσης τους από το 2000 θα υποβίβαζε κατά 25% (!! διόλου ευκαταφρόνητο ποσοστό) τις εκτιμήσεις για παγκόσμια υπερθέρμανση., Έχουν παρθεί ήδη σχετικές αποφάσεις για την ελάττωση της παραγωγής τους. Το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ (17 Σεπτεμβρίου 1987) επιβάλει μια ελάττωση σε παγκόσμιο επίπεδο της τάξης του 40%. Οι στόχοι που θέτονται σήμερα από τα κράτη του κόσμου είναι πιο δραστικοί εφόσον είναι γνωστή η δράση των ενώσεων αυτών σε ένα επιπλέον παγκόσμιας κλίμακας καταστροφικό φαινόμενο. Την καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος και την επακόλουθη τρύπα του όζοντος που παρατηρήθηκε αρχικά στην Ανταρκτική, αλλά σήμερα εμφανίζεται σε πολλά σημεία του πλανήτη. Παρά τους περιορισμούς, οι χρήσεις των χλωροφθορανθράκων σε ορισμένες περιπτώσεις φαίνεται δύσκολο να αντικατασταθεί, με αποτέλεσμα οι βιομηχανίες να παρουσιάζουν μια δυσκαμψία στο να δεχτούν την οριστική κατάργησή τους, ιδιαίτερα αυτών που χρησιμοποιούνται ως διαλύτες. Είναι στη διάθεση του κάθε ενός να βοηθήσει συνειδητά στην ελάττωση της χρήσης τους. 2) Μείωση του όζοντος της τροπόσφαιρας. Αυτό είναι ένα μάλλον πιο σύνθετο πρόβλημα, καθότι το κακό αυτό όζον δημιουργείται, όπως έχουμε αναλύσει, δευτερογενώς από διάφορους πρωτογενείς ρύπους (ΝΟΧ, υδρογονάνθρακες) της βιομηχανίας και των αυτοκινήτων, με την συμβολή και της ηλιακής ακτινοβολίας. Εντούτοις έχουν παρθεί πολλά μέτρα για την ελάττωση των πρωτογενών αυτών ρύπων, ιδιαίτερα αυτών που προέρχονται από τα αυτοκίνητα (χρήση καταλυτικών μετατροπέων), και εκτός των άλλων, η εποχή του εντελώς καθαρού αυτοκινήτου (zero emission car) όπου η ενέργεια για την κίνησή του θα παράγεται από κελιά καυσίμου (fuel cells), δεν φαίνεται να αργεί. 3) Μείωση του Ν20. Το υποξείδιο του αζώτου παράγεται κατά σημαντικό ποσοστό από την καύση υδρογονανθράκων για παραγωγή ενέργειας και από την αυτοκίνηση. Τα μέτρα που αναφέραμε παραπάνω σίγουρα θα έχουν σαν αποτέλεσμα της μείωσης της παραγωγής του. Παρόλα αυτά, η μείωση της χρήσης αζωτούχων λιπασμάτων και αποφυγή της μαζικής έκλυσης ουρίας μπορούν να ελαττώσουν περαιτέρω την παραγωγή αυτού του αερίου. Ας

96

αναφερθεί ξανά εδώ η σοβαρή επίδραση του Ν2Ο και στην καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας. 3) Ελάττωση του μεθανίου. Εδώ τα πράγματα περιπλέκονται εφόσον εμφανίζονται αντικρουόμενες τάσεις: Το μεθάνιο εμφανίζει 20πλάσιο δυναμικό από εκείνο του C02 στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Από την άλλη μεριά η χρήση του ως καύσιμο (χρήση Φυσικού Αερίου) είναι εκείνη με την μικρότερη παραγωγή C02 σε σχέση με οποιονδήποτε άλλο καύσιμο, δηλαδή, υδρογονάνθρακα (πετρέλαιο, βενζίνες) ή γαιάνθρακα. Προκειμένου λοιπόν να περιορίσουμε το φαινόμενο του θερμοκηπίου σε σχέση με το μεθάνιο πρέπει μάλλον να ακολουθήσουμε τις παρακάτω υποδείξεις. 1) Να μειώσουμε τις μη-ελεγχόμενες πηγές έκλυσης μεθανίου στην ατμόσφαιρα. Το μεθάνιο παράγεται κυρίως από αναερόβιες ζυμώσεις που έχουν να κάνουν με ανθρώπινες δραστηριότητες (ορυζώνες, καύση βιομάζας, απορρίμματα, απώλειες κατά την παραγωγή Φυσικού Αερίου, κτλ). Να αντικαταστήσουμε κατά το δυνατόν το Φυσικό Αέριο ως καύσιμο για παραγωγή ενέργειας, με σοβαρή βεβαίως μέριμνα ώστε να αποφευχθούν διαρροές μεθανίου στον αέρα. 4) Ελάττωση του C02 Εδώ εντοπίζεται το πολυπλοκότερο και πλέον δισεπίλυτο πρόβλημα. Η παραγωγή C02 σχετίζεται άμεσα με τις περισσότερες ανθρώπινες δραστηριότητες, τις διάφορες τεχνολογίες παραγωγής προϊόντων, την παραγωγή ενέργειας, κτλ. Από την άλλη πλευρά η κατοίκηση όλο και μεγαλύτερων εκτάσεων της Γης από τον άνθρωπο σαν αποτέλεσμα της αύξησης του πληθυσμού, η καταστροφή των δασών, και γενικότερα η μείωση της χλωρίδας του πλανήτη, εντείνει το πρόβλημα. Η φωτοσύνθεση είναι ένας από τους σοβαρότερους τρόπους μείωσης του ατμοσφαιρικού CΟ2. Πρέπει να ληφθούν δρακόντεια μέτρα για την ελάττωση των εκπομπών C02 από της δραστηριότητες (προσωπικές και βιομηχανικές) του ανθρώπου. Πρέπει να αναπτυχθούν από την χημική βιομηχανία νέες τεχνολογίες διάθεσης του C02. Είναι αξιοσημείωτο ότι γίνεται μια παγκόσμια προσπάθεια για να εισαχθεί η εκπομπή C02 στην λίστα των υπό έλεγχο (και υπό το κράτος κανονισμών) εκπεμπόμενων αερίων στην ατμόσφαιρα, ενώ από την άλλη, η κοινότητα των επιστημόνων της κατάλυσης και των τεχνολόγων αναζητεί τρόπους διάθεσης του αερίου αυτού, διοργανώνοντας ειδικά συνέδρια επί του θέματος. Η στροφή της τεχνολογίας για την ανεύρεση και εκμετάλλευση άλλων πηγών ενέργειας, αντί για την καύση υδρογονανθράκων θα επιφέρει τεράστια οφέλη στην λύση αυτού του προβλήματος. Τέτοιες καθαρές πηγές ενέργειας μπορούν να είναι η ηλιακή, η αιολική, η γεωθερμική, η ενέργεια των ωκεανών κτλ. Αυτές οι ενεργειακές πηγές ονομάζονται Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) .

4.10. Η τρύπα του όζοντος

Το όζον στην ατμόσφαιρα εμφανίζεται με δύο πρόσωπα: εμφανίζεται ως καλό όζον, που δημιουργείται φυσικά και βρίσκεται στην στρατόσφαιρα (17-50 km) και στα ανώτερα στρώματα της τροπόσφαιρας (> 2 km) και ως κακό όζον, το όζον-"ρύπος", που βρίσκεται σε χαμηλά ύψη στην τροπόσφαιρα (0-2 km). Το τελευταίο είναι κυρίως ανθρωπογενούς προέλευσης και θεωρείται ένας από τους κυριότερους ατμοσφαιρικούς ρύπους των αστικών περιοχών, που ωστόσο μεταφέρεται συχνά και σε μεγάλες αποστάσεις από τις πόλεις. Εκτιμάται ότι το 90% του ατμοσφαιρικού όζοντος βρίσκεται στην στρατόσφαιρα και το 10% στην τροπόσφαιρα. Μια τυπική κατανομή της συγκέντρωσης του όζοντος (ως μερική πίεση) ως συνάρτηση του ύψους δείχνεται στο διάγραμμα του παραρτήματος 2 στο τέλος.

97

Το "καλό" όζον: Το όζον στην στρατόσφαιρα έχει σημαντικό προστατευτικό ρόλο. Το όζον συχνά αναφέρεται ως στρώμα ή στιβάδα όζοντος. 'Ομως θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο όρος αυτός είναι κάπως "παρεξηγημένος", γιατί πουθενά δεν υπάρχει μια στιβάδα καθαρού όζοντος. Στην πραγματικότητα πρόκειται για μια διάχυτη περιοχή της ατμόσφαιρας όπου κυριαρχούν τα κανονικά συστατικά της ατμόσφαιρα και το όζον βρίσκεται σε εξαιρετικά χαμηλή συγκέντρωση (0,1 - 1,1 ppmv), αλλά οπωσδήποτε σε πολύ μεγαλύτερη από εκείνη της τροπόσφαιρας. H εξαιρετικά αραιή στιβάδα όζοντος, αλλά "πάχους" πολλών χιλιομέτρων, δρα σαν φίλτρο που απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία (UV) του ήλιου και προστατεύει τους ζωντανούς οργανισμούς από οξειδωτικές βλάβες στα βιομόρια και τον άνθρωπο από την αύξηση των περιπτώσεων καρκίνου του δέρματος. Το οξυγόνο (Ο2) της ατμόσφαιρας είναι αποτέλεσμα της φωτοσυνθετικής διεργασίας των φυτών, που διήρκεσε εκατομμύρια χρόνια και τελικά έφθασε να αποτελεί το 20% των αερίων της ατμόσφαιρας.(Web 37)

Ο κύκλος του όζοντος Η μεγαλύτερη ποσότητα όζοντος (περίπου 90%) σχηματίζεται περίπου σε ύψος 30 Km πάνω από τον Ισημερινό, εκεί όπου η ηλιακή ακτινοβολία είναι μέγιστη. Οι ακτίνες της UV ακτινοβολίας δρουν ως καταλύτες, τόσο στον σχηματισμό, όσο και στην καταστροφή του μορίου του όζοντος. Οι ακτίνες UV-C με μήκος κύματος λ < 242 nm μπορούν να διασπάσουν το οξυγόνο (Ο2) σε ατομικό οξυγόνο (Ο), το οποίο παρουσιάζει υψηλή δραστικότητα. Εδώ θα πρέπει να σημειωθεί ότι το ατομικό οξυγόνο είναι μια ελεύθερη ρίζα (radical) και ο σωστός συμβολισμός της είναι θ’. Οι ελεύθερες ρίζες είναι χημικές οντότητες με υψηλή δραστικότητα, λόγω της παρουσίας ενός (ή περισσότερων) ασύζευκτων ηλεκτρονίων. Η ελεύθερη ρίζα οξυγόνου θ' συνδυαζόμενη άμεσα με το μοριακό οξυγόνο σχηματίζει το όζον. Στην αντίθετη αντίδραση η ακτινοβολία με μήκος κύματος μεταξύ 240 nm < λ < 340 nm (UV-A, UV-B και μέρος UV-C) οδηγεί στη φωτόλυση (photolysis) του όζοντος, διασπώντας το μόριο του όζοντος σε μοριακό οξυγόνο και σε ελεύθερη ρίζα παρουσία φωτό (Σίσκος, Π.,2011). Φωτοσύνθεση του όζοντος: Ο2 + hv ->2 0. (3) (λ < 242 nm) Ο + 02 —> Ο3 Ο + Ο2 +Μ—> Ο3 + Μ (4)

98

Φωτόλυση του όζοντος:

Ο3 + hv —> Ο2 + Ο. (5) ( 240 nm < λ < 340 nm)

Πλαίσιο 4.1. Αντιδράσεις του φυσικού κύκλου του όζοντος. όπου hv είναι ένα φωτόνιο με ενέργεια που εξαρτάται από την συχνότητα (ν) του φωτός, και Μ είναι ένα μόριο αζώτου ή και οξυγόνου. Ο κύκλος των αντιδράσεων (3)-(5) ξεκινά με την φωτοδιάσπαση του μοριακού οξυγόνου, που σχηματίζει ατομικό οξυγόνο (3). Τα άτομα αυτά αντιδρούν με μοριακό οξυγόνο παρουσία ενός τρίτου μορίου, Μ, (αντίδραση 4) για να σχηματίσουν όζον. Τέλος το σχηματιζόμενο όζον (03) απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία και διασπάται (αντίδραση 5), για να συμπληρωθεί με αυτόν τον τρόπο ο κύκλος του σχηματισμού και της διάσπασης του όζοντος. Αυτή ακριβώς η επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας με το όζον και το οξυγόνο της στρατόσφαιρας την παρεμποδίζει από το να φτάσει στην επιφάνεια της γης περιορίζοντας έτσι τις επιβλαβείς της συνέπειες στην ζωή. Με άλλα λόγια το όζον της στρατόσφαιρας αποτελεί μια προστατευτική ασπίδα για τον άνθρωπο αλλά και για κάθε βιολογική διεργασία πάνω στον πλανήτη. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999) Η φωτοσύνθεση του όζοντος μέσα στην τροπόσφαιρα (περίπου 10% επί του συνόλου) συμβαίνει με παρόμοιους τρόπους. Ωστόσο, το διοξείδιο του αζώτου θεωρείται ως η μεγαλύτερη πηγή ελεύθερης ρίζας οξυγόνου, η οποία στη συνεχεία οδηγεί στο σχηματισμό του 03, σύμφωνα με την αντίδραση . Τόσο η φωτοσύνθεση, όσο και η φωτόλυση του όζοντος καταλύονται από ακτίνες UV. Τα μήκη κύματος (και η ενέργεια) είναι συγκεκριμένα, τόσο για τη μια, όσο και για την άλλη αντίδραση. Ο συνδυασμός αυτών των δύο φωτοχημικών αντιδράσεων οδηγεί σε μια δυναμική ισορροπία, η οποία διατηρεί τη συγκέντρωση του όζοντος σε σταθερή τιμή. Σε δεδομένο υψόμετρο και δεδομένο γεωγραφικό πλάτος επέρχεται μια δυναμική ισορροπία που οδηγεί σε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση μόνιμης κατάστασης. Εκτιμάται ότι μ’ αυτόν τον τρόπο μπορούν να παραχθούν 4.000 τόνοι όζοντος ανά δευτερόλεπτο, οι οποίοι στη συνέχεια εισέρχονται στον κύκλο του όζοντος διατηρώντας την κατάσταση σταθερή. (Σίσκος, Π.,2011).

4.10.1. Η καταστροφή του όζοντος Η καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος οφείλεται κατά κύριο λόγο στην παρουσία πολλών αερίων ρύπων, που μπορούν να το αποικοδομήσουν μέσω διαφόρων αντιδράσεων, οι οποίες ευνοούνται από τις εποχιακές κλιματικές συνθήκες. Οι ρύποι αυτοί είναι συνήθως σταθεροί στην ατμόσφαιρα, διασπώνται μέσα στην στρατόσφαιρα από ακτινοβολίες UV και απελευθερώνουν ρίζες χλωρίου και βρωμίου (CI. και Br.), οι οποίες καταστρέφουν το υπάρχον όζον. Οι ελεύθερες αυτές ρίζες αλογόνων οφείλονται κυρίως σε ανθρωπογενείς παράγοντες και προέρχονται από τους χλωροφθοράνθρακες (freons) και τους βρωμοφθοράνθρακες (halons), οι οποίοι μπορούν επίσης να περιέχουν χλώριο. Και οι δύο αυτές τάξεις χημικών ενώσεων συμπεριλαμβάνονται στα ισχυρά αέρια του θερμοκηπίου. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, οι χλωροφθοράνθρακες είναι ενώσεις άνθρακα που περιέχουν φθόριο και χλώριο και χρησιμοποιούνταν κάποτε ως προωθητικά αέρια και ψυκτικά μέσα. Αλλα μόρια που συνδέονται με την έκλυση μορίων αλογόνου είναι οι υδρογονοχλωροφθοράνθρακες, υποκατάστατα των χλωρο-φθορανθράκων. Είναι λιγότερο δραστικοί όσον αφορά την έκλυση χλωρίου, αλλά συμβάλλουν αρκετά στην αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου. (Σίσκος, Π.,2011). Οι βρωμοφθοράνθρακες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε ευρεία κλίμακα στους πυροσβεστήρες, περιέχουν βρώμιο, το οποίο είναι δραστικότερο από το χλώριο, όσον αφορά την καταστροφή του όζοντος. Ευτυχώς, η διάχυση τους στην ατμόσφαιρα είναι

99

μικρότερη από αυτή των χλωροφθοροανθράκων και των υδρογονοχλωροφθορανθράκων, οπότε η συγκέντρωση τους είναι πολύ χαμηλότερη. Όλες οι πτητικές χημικές ενώσεις, οι οποίες περιέχουν χλώριο και βρώμιο είναι εν δυνάμει αντιδραστήρια που καταστρέφουν το όζον, όπως για παράδειγμα οι χλωριωμένοι διαλύτες: το μεθυλοχλωροφόρμιο (ή 1,1,1 -τριχλωρο- αιθάνιο, CH3CCI3) και ο τετραχλωράνθρακας (τετραχλωρομεθάνιο, CCI4). Οι τρύπες του όζοντος θεωρούνται από πολλούς ως ο προάγγελος μιας επερχόμενης μεταβολής στην ατμόσφαιρα του πλανήτη. Ερευνητές ανακάλυψαν την ύπαρξη μιας ακόμα τρύπας πάνω από την αρκτική ζώνη του πλανήτη, που όμως είναι λιγότερο έντονη. Πρόσφατες μετρήσεις δείχνουν σημαντική μείωση των επιπέδων του όζοντος πάνω και από την βόρεια εύκρατη ζώνη της Γης (Σχήμα 4.5). Αυτά τα στοιχεία οδήγησαν σε περιστολή της παραγωγής και της χρήσης των CFCs σε παγκόσμια κλίμακα με την γνωστή δέσμευση της Παγκόσμιας Κοινότητας να ελαχιστοποιήσει την χρήση τους. Όμως το καταστροφικό έργο αυτών των ρύπων θα παραμείνει για πολλά ακόμη χρόνια εξαιτίας της χημικής τους σταθερότητας (διάρκεια ζωής 65-110 χρόνια, βλέπε πίνακα 4-2). (Γεντεκάκης, Ι. ,1999) Σημαντική έρευνα στη Χώρα μας στον τομέα αυτό, η οποία περιλαμβάνει την παρατήρηση των επιπέδων του όζοντος στην στρατόσφαιρα και την εξιχνίαση των μηχανισμών και των αντιδράσεων που το καταστρέφουν διεξάγει το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης υπό την γενική εποπτεία του καθηγητή κ. X. Ζερεφού. Μια λίστα από τους πλέον συνηθισμένους (στην χρήση) χλωροφθοράνθρακες δίνεται στον παρακάτω πίνακα. Στον πίνακα δίδεται επίσης και το δυναμικό ελάττωσης του όζοντος (Ozone Depletion Potential, ODP) που εμφανίζουν αυτές οι ενώσεις. Η ολική στήλη όζοντος μετριέται σε Dobson Units (DU) όπου 1 DU αντιστοιχεί σε μήκος 0.001 cm υπό κανονικές συνθήκες. Για παράδειγμα ολική στήλη τροποσφαιρικού όζοντος 100 DU σημαίνει ότι εάν είχαμε την δυνατότητα να συμπιέσουμε όλο το όζον αυτής της στήλης (μοναδιαίου εμβαδού) κοντά στην επιφάνεια η στήλη θα είχε ύψος 0.1 cm. (Γεντεκάκης, Ι. ,1999) Πίνακας 4-2 : CFCs και HCFCs ευρείας χρήσεως και τα δυναμικά ελάττωσης όζοντος (ODP) που εμφανίζουν.

Κωδικός Χημική ονοματολογία και τύπος ODP Χρόνος

ζωής

CFC-11 Τριχλωροφθορομεθάνιο (CFC13) 1 50±5

CFC-12 Διχλωροφθορομεθάνιο (CF2CI2) 1 102

Halon 1301 Βρωμοτριφθορομεθάνιο (CF3Br) 10 65

Halon 2402 Διβρωμοτετραφθοροαιθάνιο (CF3CFBr2) 6 -

HCFC-22 Χλωροδιφθορομεθάνιο (CF2HC1) 0.05 13.3

HCFC-123 2,2-διχλωρο-1,1,1 -τριφθοροαιθάνιο (C2F3HC12) 0.02 1.4

HCFC-124 2-χλωρο-1,1,1,2-τετραφθοροαιθάνιο (C2F4HCI) 0.02 5.9

HCFC-141b 1,1 -διχλωρο-1 -φθοροαιθάνιο (C2FH3CI2) 0.1 9.4

HCFC-142b 1 -χλωρο-1,1 -διφθοροαιθάνιο (C2F2H3CI) 0.06 19.5

4.10.2. Το τροποσφαιρικό όζον στην Ελλάδα

Το πρόβλημα της ρύπανσης του όζοντος αφορά ιδιαίτερα στην Ελλάδα και στην Μεσόγειο που είναι μια περιοχή πλούσια σε φως του ήλιου καθώς παρατηρούνται υψηλά επίπεδα υποβάθρου όζοντος πάνω από ολόκληρη την Ανατολική Μεσόγειο (40-80 ppb). Αυτά τα επίπεδα όζοντος υπερβαίνουν κατά την διάρκεια όλου του έτους το όριο φυτο-τοξικότητας των 32 ppb που θέτει η Ευρωπαϊκή Ένωση. Χαρακτηριστικά φαίνεται από δορυφορικές μετρήσεις της ολικής στήλης τροποσφαιρικού όζοντος ότι μέγιστες τιμές

100

τροποσφαιρικού όζοντος παρατηρούνται πάνω από την περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου

και όλο τον Ελλαδικό χώρο. (Ζάνης Π., 2008) Μετρήσεις στη Ελλάδα έχουν δείξει επίσης, ότι κατά τους θερμούς μήνες, τα

επίπεδα όζοντος υπερβαίνουν και το Όριο Ενημέρωσης Πληθυσμού που έχει θεσπίσει η Ευρωπαϊκή Ένωση (53 ppb). Αυτό είναι ένα γεγονός που πρέπει να μας επιστήσει ιδιαίτερα την προσοχή καθώς το πρόβλημα της ρύπανσης του όζοντος παρουσιάζεται ιδιαίτερα έντονο στην περιοχή της ανατολικής Μεσογείου. Εκτεταμένες προσομοιώσεις με τρισδιάστατο μαθηματικό μοντέλο που καλύπτει όλη την Ευρώπη και την Μεσόγειο, έδειξαν ότι ακόμη και αν περιοριστούν σημαντικά οι ανθρωπογενείς (βιομηχανία, μεταφορές, θέρμανση κλπ.) εκπομπές προδρόμων ενώσεων του όζοντος στην Ελλάδα, οι τιμές του όζοντος στην περιοχή δεν πρόκειται να μειωθούν σημαντικά (Zerefos et al., 2002). Αυτό συμβαίνει γιατί το μεγαλύτερο ποσοστό του υποβάθρου του όζοντος στην περιοχή προέρχεται από τις εκπομπές της Ηπειρωτικής Ευρώπης και επομένως απαιτούνται ρυθμίσεις των εκπομπών όχι μόνο σε τοπική και εθνική κλίμακα αλλά και σε διακρατική και Ευρωπαϊκή κλίμακα. Το όζον παρουσιάζει μια ιδιότυπη διαφοροποίηση σε σχέση με όλους τους άλλους ρύπους που συνδέονται με την ατμοσφαιρική ρύπανση: Η κατανομή των τιμών του δείχνει πως οι συγκεντρώσεις του εμφανίζονται αυξημένες όχι στο κέντρο της πόλης αλλά στην περιφέρεια της. Η εξήγηση του γεγονότος αυτού είναι απλή: Στο σχηματισμό του όζοντος συνεισφέρουν το ηλιακό φως, τα οξείδια του αζώτου και οι υδρογονάνθρακες. Στη διάρκεια των χημικών αντιδράσεων μέσω των οποίων παράγεται ο ρύπος αυτός, οι οποίες διαρκούν αρκετές ώρες, αέρια ρεύματα παρασύρουν τόσο τα αντιδρώντα όσο και τα προϊόντα συστατικά προς διάφορες κατευθύνσεις απομακρύνοντας τα από τις πηγές τους που συνηθέστατα βρίσκονται στο κέντρο της πόλης. Γι’ αυτό το όζον αποκαλείται και «ρύπος των προαστίων» και οι μέγιστες τιμές του μετρώνται κατά τις απογευματινές ώρες, ενώ οι μέγιστες τιμές για το μονοξείδιο του αζώτου, το μονοξείδιο του άνθρακα, το διοξείδιο του θείου, και γενικά για όλους τους πρωτογενείς ρύπους, μετρούνται γύρω στην 9η πρωινή

ώρα. (Web 38)

101

Παράρτημα 2

Κάποιες εικόνες από το φαινόμενο της θερμοκρασιακής αναστροφής όταν εκδηλώνεται το χειμώνα.

Σχήμα 4.5: Προβλέψεις NASA για τη συγκέντρωση του όζοντος στη στρατόσφαιρα αν δεν είχε απαγορευθεί η χρήση των χλωροφθορανθράκων.

102

5ο Κεφάλαιο ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ

103

5ο Κεφάλαιο

ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ

5.1. Εισαγωγική θεώρηση

Οι ανθρώπινες κοινωνίες στο παρελθόν όταν αντιμετώπιζαν σοβαρούς περιβαλλοντικούς κινδύνους ακολουθούσαν ένα σχετικά κοινό τρόπο αντιμετώπισής τους: το θεσμικό μέσο της απαγόρευσης των αιτίων αυτών των κινδύνων. Όταν για παράδειγμα ένα ζωτικό, για την επιβίωση της κοινωνίας, είδος κινδύνευε από εξαφάνιση, με θεσμική απαγόρευση περιοριζόταν ή και αποκλειόταν το κυνήγι του. ‘Oταν κάποια τροφή προκαλούσε προβλήματα υγείας και δη μεταδοτικά, τότε απαγορευόταν η χρήση της. Το μέσο της απαγόρευσης συνιστούσε το αμεσότερο μέσο προστασίας της κοινωνίας και της επίτευξης συγκεκριμένων στόχων. Η απαγόρευση δε ήταν πιο αυστηρή και τιμωρούνταν με μεγαλύτερες ποινές η παραβίασή της όσο πιο σοβαρό ήταν το πρόβλημα που αντιμετώπιζε η κοινωνία.(Miller, T., 1999)

Αυτή η παράδοση φτάνει ζωντανή μέχρι τις μέρες μας τόσο σε παραδοσιακές κοινωνίες όσο και στις κοινωνίες του «δυτικού κόσμου». Αν ερωτηθεί σήμερα ένας σπουδαστής των περιβαλλοντικών επιστημών ποιο τρόπο θα πρότεινε για την αντιμετώπιση ενός σοβαρού περιβαλλοντικού προβλήματος, η συνηθέστερη απάντηση σκιαγραφεί τη θεσμική απαγόρευση των γενεσιουργών αιτιών του προβλήματος.

Πολύ αργότερα και σταδιακά η επέκταση της σφαίρας επιρροής της οικονομικής δραστηριότητας, μέσω της ενσωμάτωσης νέων προϊόντων που παραδοσιακά δεν ήταν αντικείμενο της αγοράς, οδήγησε στη θεώρηση εκείνων των μέσων πολιτικής που θα επηρέαζαν την οικονομική συμπεριφορά των πολιτών. Έτσι οι κοινωνίες υιοθέτησαν σταδιακά τα οικονομικά μέσα στην περιβαλλοντική πολιτική.

Δεν είναι τυχαίο το γεγονός ότι τα αμιγώς οικονομικά μέσα της περιβαλλοντικής πολιτικής πρωτοεφαρμόσθηκαν και παραμένουν στην πρωτοπορία στις χώρες της Βορείου Αμερικής όπου η οικονομική ζωή και κατ’ επέκταση η οικονομική συμπεριφορά των πολιτών καταλαμβάνει μεγαλύτερο μέρος της ατομικής και κοινωνικής δράσης με τον υπόλοιπο κόσμο. Κατ’ επέκταση, τα αμιγώς οικονομικά μέσα της περιβαλλοντικής πολιτικής χρησιμοποιούνται σε όλο και περισσότερες κοινωνίες, στοχεύοντας στην επιρροή της υπάρχουσας οικονομικής συμπεριφοράς και της προσαρμογής αυτής στην κατεύθυνση της επίτευξης των περιβαλλοντικών στόχων.

Παρά τη σταδιακή επέκταση της εφαρμογής των αμιγώς οικονομικών μέσων εξακολουθεί να παραμένει αξιοσημείωτη η εφαρμογή των απαγορεύσεων στην περιβαλλοντική πολιτική. Τη λειτουργία του συστήματος των απαγορεύσεων θα διαπραγματευθούμε στο παρόν κεφάλαιο.

Για την εφαρμογή του συστήματος των αδειών η δημόσια αρχή δεν χρειάζεται κανενός είδους πληροφόρηση για το κόστος περιορισμού της ρύπανσης. Απλώς η δημόσια αρχή καθορίζει το επιθυμητό επίπεδο ρύπανσης και τον ανάλογο αριθμό αδειών τον οποίο και μοιράζει με κάποιο τρόπο, ο οποίος τελικά είναι αδιάφορος. Η δημιουργηθείσα αγορά επί των αδειών ρύπανσης οδηγεί αυτομάτως το σύστημα στην επίτευξη του αρίστου επιπέδου ρύπανσης με τον οικονομικά αποδοτικότερο τρόπο. (Καραθανάσης, Στ., 2007 ).

Η χρήση των οικονομικών μέσων για τη μείωση της κατανάλωσης των αυτοκινήτων στην Ευρωπαϊκή Ένωση.

Η Επιτροπή της Ευρωπαϊκής Ένωσης μετά από μακροχρόνιες διαπραγματεύσεις κατέληξε σε συμφωνία, με τις ενώσεις κατασκευαστών αυτοκινήτων (Ευρώπης, Ιαπωνίας και Κορέας), που αφορά τον περιορισμό της κατανάλωσης των αυτοκινήτων.

Ο τυχόν περιορισμός της κατανάλωσης πέρα από την προφανή εξοικονόμηση ενέργειας θα οδηγούσε και σε λιγότερες εκπομπές ρύπων κατά την κίνηση των

104

αυτοκινήτων. Η συμφωνία προέβλεπε ότι το 2008 τα αυτοκίνητα που θα πωλούνταν στην Ευρώπη θα εκπέμπουν λιγότερα από 140 gr CO2 ανά χιλιόμετρο κίνησης. Οι εκπομπές αυτές προϋποθέτουν περιορισμό της κατανάλωσης στα 5 lt ανά 100 Km για τα βενζινοκίνητα και 4,5 lt για τα πετρελαιοκίνητα οχήματα. Τα ποσά είναι 25 % μικρότερα από την κατανάλωση κατά το έτος 2000.

Μια προσεκτική όμως ανάλυση υποδεικνύει ότι ο στόχος της συμφωνίας είναι μάλλον ανέφικτος. Όντως η μέση κατανάλωση αυτοκινήτων έχει μείνει ίδια από το 1985. Οι τεχνικές βελτίωσης που θα επέτρεπαν μια μείωση της κατανάλωσης κατ 20 % τουλάχιστον, αξιοποιήθηκε για μεγαλύτερα, βαρύτερα και αυτοκίνητα με ισχυρότερους κινητήρες. Η τάση των κατασκευαστών να προσφέρουν βαρύτερα και ισχυρότερα από πλευράς κινητήρα οχήματα εξακολουθεί να κυριαρχεί.

Οι προσπάθειες της αυτοκινητοβιομηχανίας επικεντρώνονται στη βελτίωση τω κινητήρων προς την κατεύθυνση της μείωσης καυσίμου και της διαρκώς εξελισσόμενης προώθησης πετρελαιοκινήτων οι οποίοι με τη σύγχρονη τεχνολογία καταναλώνουν σημαντικά λιγότερο καύσιμο. Οι τάσεις αυτές μπορεί να οδηγήσουν σε μείωση των εκπομπών CO2, αλλά οι μελέτες δείχνουν ότι με τα σημερινά δεδομένα ο αρχικός στόχος παραμένει ανέφικτος. Στο πλαίσιο αυτό προτείνεται και η επιπρόσθετη συστηματική εφαρμογή οικονομικών μέσων που θα ωθήσουν τόσο τις αυτοκινητοβιομηχανίες όσο και το καταναλωτικό κοινό σε μια κατεύθυνση εγγύτερη στο στόχο του περιορισμού κατά 25% μέχρι το 2008.Μεταξύ άλλων προτείνονται:

Η δημιουργία ενός συστήματος εμπορεύσιμων αδειών ρύπανσης - εκπομπών. Ο αριθμός των αδειών θα προσαρμοστεί έτσι ώστε να απεικονίζει την τιμή - στόχο που τέθηκε για τις εκπομπές. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες που έχουν τη δυνατότητα να αναπτύξουν και να εφαρμόσουν τη σχετική τεχνολογία μπορούν να περιορίσουν πέραν του σχετικού στόχου την κατανάλωση και τις εκπομπές. Τότε αυτές οι βιομηχανίες θα δύνανται να πωλούν τις άδειες ρύπανσης σε άλλες βιομηχανίες που δεν καταφέρνουν να επιτύχουν το σχετικό στόχο. Έτσι, ο στόχος θα επιτευχθεί και μάλιστα με τον οικονομικά αποδοτικότερο τρόπο.

Σήμερα οι τιμές πετρελαίου είναι οι μικρότερες αυτών της βενζίνης και αυτό εν μέρει οφείλεται και στους αντίστοιχους φόρους οι οποίοι για τη βενζίνη είναι υψηλότεροι. Το σύστημα φορολόγησης πρέπει να τροποποιηθεί και να βασιστεί στο ποσοστό CO2 που ενέχουν τα δύο είδη καυσίμου και το οποίο είναι 13% υψηλότερο στο πετρέλαιο.

Η φορολόγηση των καυσίμων πρέπει να αυξάνεται κατά 20-30% το χρόνο. Έτσι θα επιτυγχάνονται δύο στόχοι. Πρώτον, οι αυτοκινητοβιομηχανίες θα κατασκευάζουν, ανταποκρινόμενοι και στις απαιτήσεις του κοινού, αυτοκίνητα με σταδιακά μικρότερη κατανάλωση. Δεύτερον, η μείωση στην κατανάλωση των καυσίμων δεν θα εξουδετερώνεται, σε συνολικό επίπεδο εκπομπών, μέσω της κίνησης σε μεγαλύτερες διαδρομές καθώς η μείωση της κατανάλωσης καθιστά την κίνηση ανά χιλιόμετρο φθηνότερη εάν παραμένουν σταθερές οι τιμές των καυσίμων.

Μερικά επιπλέον στοιχεία για τον κλάδο των μεταφορών: -Από το 1985 η κατανάλωση ενέργειας στον κλάδο των μεταφορών έχει αυξηθεί

κατά 47% στην Ευρώπη. Ο μέσος όρος αύξησης στην κατανάλωση ενέργειας στους υπόλοιπους κλάδους της οικονομίας ανέρχεται σε 4,2%.

Οι μεταφορές είναι υπεύθυνες για το 24% των ανθρωπογενών εκπομπών CO2 στην Ευρώπη.

Οι οδικές μεταφορές προκαλούν το 84% των συνολικών εκπομπών CO2 που προέρχεται από τις μεταφορές. Η αύξηση των σχετικών εκπομπών που προκαλούν οι οδικές μεταφορές ανήρθε σε 15% την περίοδο από το 1990 έως το 1998. Από το 1980 το μήκος των αυτοκινητοδρόμων αυξήθηκε κατά 70%. ενώ αυτό των σιδηροδρόμων κατά 9%.

105

Από το 1990 ο αριθμός των αυτοκινήτων στην Ευρωπαϊκή Ένωση έχει αυξηθεί κατά 64%. Εκτιμάται δε ότι κατά το 1998 υπήρχαν 451 αυτοκίνητα ανά 1.000 κατοίκους. ( Per KAGESON, 2000),

5.2. Mέτρα αντιμετώπισης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Στα πλαίσια αντιμετώπισης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης λαμβάνονται τα παρακάτω μέτρα τόσο σε παγκόσμια κλίμακα όσο και σε διακρατικό επίπεδο, όπως: ¬ Εξοικονόμηση ενέργειας: μείωση της κατανάλωσης καυσίμων προς παραγωγή ενέργειας (π.χ., βελτίωση μόνωσης στα κτίρια, απόδοσης οικιακών συσκευών, κινητήρων αυτοκινήτων, απόδοσης εγκαταστάσεων στη βιομηχανία) ¬ Βελτίωση μεταφορών: βελτίωση των συνθηκών κυκλοφορίας, αύξηση της χρήσεως των μαζικών μέσων μεταφοράς ¬ Εισαγωγή ευγενέστερων καυσίμων: φυσικό αέριο, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (π.χ., αιολική στα νησιά) Βελτίωση ποιότητας υγρών καυσίμων: ελάττωση του περιεχόμενου θείου (S) στο diesel και στη βενζίνη, καθώς και των πτητικών αρωματικών υδρογονανθράκων αντίστοιχα. ¬ Επεμβάσεις στις εκπομπές των βιομηχανιών: φίλτρα σε χαλυβουργεία, βιομηχανίες διατροφής και λιπασμάτων, μεταφορά χυτηρίων εκτός των μεγάλων πόλεων, μείωση απωλειών εξάτμισης στη βιομηχανία πετρελαίου και παραγώγων του, ανάπτυξη μηχανολογικού εξοπλισμού αντιρρύπανσης χημικών διεργασιών ¬ Έλεγχος πηγών ρύπανσης: δημιουργία «εθνικού μητρώου» απογραφής των εκπομπών και επέκταση του δικτύου παρακολούθησης με εναρμόνιση των μεθόδων μέτρησης των διαφόρων σταθμών ¬ Πληροφόρηση του κοινού: δημιουργία κέντρου πληροφοριών περιβάλλοντος και τεχνολογίας αντιρρύπανσης για το κοινό. Ο καθένας από εμάς μπορεί να συμβάλει στην αντιμετώπιση των προβλημάτων. (Σαμαρά Κ., 2010).

5.2.1. Πρόληψη και Καθαρισμός.

Η πρόληψη της ρύπανσης και ο έλεγχος της ρύπανσης μειώνουν ή περιορίζουν την απελευθέρωση ρυπαντών στο περιβάλλον. Η ρύπανση μπορεί να προληφθεί ή τουλάχιστον να μειωθεί ακολουθώντας τρεις τακτικές: μείωση, ανακύκληση και επαναχρησιμοποίηση.

Ο καθορισμός ή ο έλεγχος της ρύπανσης και των ρυπογόνων ουσιών ελέγχει τους ρυπαντές αφότου έχουν προκληθεί. Οι περιβαλλοντολόγοι εντόπισαν αρκετά προβλήματα σχετικά με τον καθαρισμό της ρύπανσης. Πρώτον, αποτελεί μόνο μία προσωρινή λύση όσο συνεχίζουν να αυξάνονται ο πληθυσμός και τα επίπεδα κατανάλωσης. Για παράδειγμα, η πρόσθεση καταλυτών στα αυτοκίνητα μείωσε τη ρύπανση της ατμόσφαιρας, αλλά αύξησε τον αριθμό των αυτοκινήτων και το σύνολο της απόστασης που διανύουν, μειώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα αυτής της τακτικής καθαρισμού.

Δεύτερον, αφαιρεί ένα ρυπαντή από ένα μόνο σημείο του περιβάλλοντος για να μεταθέσει τη ρύπανση σ’ έναν άλλο χώρο. Πιθανόν να συλλέγει τα σκουπίδια, όμως αυτά είτε καίγονται προξενώντας ρύπανση της ατμόσφαιρας και τοξική στάχτη που πρέπει να διοχετευτεί κάπου αλλού, είτε διοχετεύονται σε ποτάμια, λίμνες και ωκεανούς προκαλώντας ρύπανση του νερού ή θάβονται προξενώντας ρύπανση του εδάφους και των υπόγειων υδάτων. Τρίτον, μόλις ο ρυπαντής εισέλθει ή διαδοθεί στην ατμόσφαιρα και στο νερό, και σε μερικές περιπτώσεις και στο έδαφος σε επιβλαβή επίπεδα, σχεδόν πάντα η μείωση και η επαναφορά του σε κατάλληλες περιεκτικότητες έχει μεγάλο κόστος.

Μέχρι εδώ, οι περισσότερες προσπάθειες για τη βελτίωση της περιβαλλοντικής ποιότητας περιλαμβάνουν καθαρισμό της ρύπανσης. Και η πρόληψη και ο καθαρισμός της ρύπανσης είναι απαραίτητες τακτικές, αλλά οι περιβαλλοντολόγοι επιμένουν να δίνουμε έμφαση στην πρόληψη επειδή έχει καλύτερα αποτελέσματα και είναι πολύ πιο οικονομική

106

από τον καθαρισμό. Η πρόληψη επίσης βοηθά στην εξάλειψη μέρους των προβλημάτων, των υψηλών δαπανών, των πολιτικών δυσκολιών που συνδέονται με τις ρυθμίσεις και τις διαδικασίες ελέγχου κατά της ρύπανσης. Για τις ευρύτατα διαδεδομένες και δύσκολες στον εντοπισμό τους μη σημειακές πηγές, η πρόληψη της ρύπανσης είναι πιο αποτελεσματική, ίσως και η μόνη προσέγγιση. Παρακάτω αναφέρονται διάφοροι τρόποι εφαρμογής ελέγχου και αντιμετώπισης των εκπομπών ποικίλων στατικών και κινητών πηγών.

5.3. ΕΛΕΓΧΟΣ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΡΥΠΩΝ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΑΠΟ ΣΤΑΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ και ΕΙΔΗ ΣΤΑΤΙΚΩΝ ΠΗΓΩΝ

Για την αντιμετώπιση των αέριων ρυπαντών (ειδικά βλαβερά χαρακτηρίζονται το υδρόθειο, διοξείδιο του θείου, τα οξείδια του αζώτου και τα αιωρούμενα σωματίδια) χρησιμοποιούνται φυσικές μέθοδοι και χημικές μέθοδοι. Στις φυσικές μεθόδους οι αέριοι ρυπαντές δεν εξουδετερώνονται αλλά συλλέγονται ή με αραίωση και διασπορά γίνονται λιγότερο επικίνδυνοι. Με τις χημικές μεθόδους οι αέριοι ρυπαντές εξουδετερώνονται με χρήση χημικών και μετατροπή τους σε άλλα ακίνδυνα προϊόντα ή σε μορφή πρόσφορη για ακίνδυνη απόρριψη. (ΒΑΛΚΑΝΑΣ, Γ., 1992) Παρακάτω γίνεται αναφορά στις πηγές και στο έλεγχο εκπομπών των ρύπων τους στην ατμόσφαιρα. • Σημειακές πηγές διαδικασιών (process point sources): Συγκεκριμένες και διακριτές πηγές εκπομπής σωματιδίων, π.χ. καμινάδες, καπνοδόχοι καυστήρων, μεγάλων αντιδραστήρων, κ.ά. Εύκολο να ελεγχθούν με την τοποθέτηση συστημάτων αντιρρύπανσης. • Διάχυτες πηγές διαδικασιών (process fugitive sources): Διαφυγές σωματιδίων (και αερίων) από αεραντλίες, συστήματα τροφοδοσίας και άλλα σημεία της παραγωγικής διαδικασίας των βιομηχανικών μονάδων. Εδώ συμπεριλαμβάνονται και τα συστήματα εξαερισμού. • Διάχυτες επιφανειακές πηγές (area fugitive sources): Επιφάνειες από τις οποίες εκπέμπονται σωματίδια (ακάλυπτοι χώροι απόθεσης πρώτων υλών, υπαίθριες αποθήκες, δρόμοι, κ.ά.)

5.3.1. ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ-ΑΣΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ Βιομηχανίες: εκπομπή αερίων, ατμών και σωματιδίων (α) από τις εφαρμοζόμενες διεργασίες (β) την καύση του καυσίμου που χρησιμοποιείται για παραγωγή ενέργειας Οικιακή θέρμανση: εκπομπή αερίων, ατμών και σωματιδίων από την καύση του χρησιμοποιούμενου καυσίμου. Ο έλεγχος των εκπομπών από βιομηχανικές διεργασίες μπορεί να προσεγγισθεί με τρεις τρόπους: • Μετατροπή της υπάρχουσας βιομηχανικής διεργασίας σε λιγότερο ρυπογόνο διεργασία μέσω αλλαγών στη λειτουργία της. • Αλλαγή του καυσίμου, που χρησιμοποιείται από τη βιομηχανία για παραγωγή ενέργειας, με καύσιμο χαμηλότερων εκπομπών. • Εγκατάσταση εξοπλισμού ελέγχου (συστήματα αντιρρύπανσης) Οι τεχνολογίες καταστροφής αέριων ρύπων που εκπέμπονται από στατικές πήγες είναι οι ακόλουθες, όπως αναφέρονται στον Σαμαρά Κ., (2010): 1. Συμπύκνωση 2. Απορρόφηση 3. Χημική κατεργασία 4. Προσρόφηση 5. Καύση-Θερμική οξείδωση Και η πρόληψη και ο καθαρισμός της ρύπανσης μπορεί να ενθαρρύνονται ή και να

107

ενισχύονται είτε δίνοντας κίνητρα, όπως επιδοτήσεις και φορολογικές απαλλαγές, είτε με διατάξεις και φορολογικές ρυθμίσεις. Τα παρακάτω μέτρα μείωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης είναι καλό κατά την εφαρμογή τους να μην εγείρουν αντιδράσεις, καθώς η επίτευξη της ισορροπίας σε αυτές τις περιπτώσεις είναι δύσκολο ζήτημα που προϋποθέτει την ύπαρξη Περιβαλλοντικής συνείδησης. Παρακάτω αναφέρονται μερικά από τα μέτρα που εφαρμόζονται για την μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης: • Αυστηρή νομοθεσία • Περιορισμό της ρύπανσης με ανάπτυξη τεχνολογίας ελέγχου της ρύπανσης στην πηγή π.χ. ειδικά φίλτρα για τις βιομηχανίες, καταλύτες αυτοκινήτων • Τα αυτοκίνητα είναι κυρίως πρόβλημα λόγω του μεγάλου αριθμού τους. Ένα ευρύ φάσμα μέτρων έχει εφαρμοστεί με σκοπό τη μείωση των εκπομπών από τα οχήματα. Από το 1990, οι κανονισμοί εκπομπών καυσαερίων απαιτούν από τα καινούρια βενζινοκίνητα οχήματα να έχουν καταλύτες, αλλά δεν υπάρχει αντίστοιχη προσοχή στον έλεγχο καυσαερίων από μοτοσικλέτες. Πρόστιμα ατμοσφαιρικής ρύπανσης επιβάλλονται στους ιδιοκτήτες αυτοκινήτων που δεν συμμορφώνονται με τα όρια ποιότητας ατμόσφαιρας, καθώς και σε σταθερές πηγές καύσης που υπερβαίνουν τα όρια. Στην ευρύτερη περιοχή της Αθήνας έχει εγκατασταθεί από το 1986 ένα αυτόματο δίκτυο παρακολούθησης της ποιότητα της ατμόσφαιρας, που αποτελείται από δέκα σταθμούς. Στη Θεσσαλονίκη υπάρχουν τέσσερις σταθμοί παρακολούθησης, ενώ η ΔΕΗ έχει εγκαταστήσει παρόμοιους σταθμούς σε περιοχές με ορυχεία λιγνίτη στην Κοζάνη, τη Φλώρινα και τη Μεγαλόπολη, καθώς και κοντά σε απομονωμένα δίκτυα στην Κρήτη και στη Ρόδο. Η εφαρμογή και η παρακολούθηση μέτρων διαχείρισης της ποιότητας της ατμόσφαιρας παραμένουν ένα αδύνατο σημείο στην Ελλάδα, σύμφωνα με την τελευταία Έκθεση Περιβαλλοντικών Επιδόσεων του Οργανισμού Οικονομικής Συνεργασίας και Ανάπτυξης (ΟΟΣΑ). Η ελληνική νομοθεσία επιτρέπει την επιβολή προστίμων σε σταθερές πηγές που δεν συμμορφώνονται με τα όρια, αλλά, καθώς δεν υπάρχει υπηρεσία περιβαλλοντικών επιθεωρήσεων, η εφαρμογή των προστίμων παρουσιάζει δυσκολίες. Οι κυριότεροι τρόποι περιορισμού τους είναι: o Χρήση ΜΜΜ (Μέσα Μαζικής Μεταφοράς) o Περιορισμούς στην ατομική χρήση αυτοκινήτων (ένας οδηγός χωρίς συνεπιβάτες) o «Καθαρότερα αυτοκίνητα» …χρήση αμόλυβδης βενζίνης, ρύθμιση έκλυσης καυσαερίων, καταλύτες και … εναλλακτικά καύσιμα για τα αυτοκίνητα (π.χ. ηλεκτρικά).

5.4. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗΣ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ

Λέγοντας τεχνολογίες αντιμετώπισης της ρύπανσης ή τεχνολογίες αντιρρύπανσης εννοούμε εκείνες τις τεχνολογίες που αναπτύσσονται για να αντιμετωπίσουν ένα υπαρκτό πρόβλημα ρύπανσης, για να ελέγξουν δηλαδή τις εκπομπές κάποιας ρυπογόνου πηγής: το πρόβλημα υφίσταται, και προσπαθούμε να βρούμε λύσεις που θα χρησιμοποιηθούν προσθετικά στην διεργασία που εκπέμπει τους ρύπους για την αντιμετώπιση του προβλήματος. Σε αντίθεση, και προς αποφυγή σύγχυσης, θα ονομάσουμε αντιρρυπαντικές τεχνολογίες τις τεχνολογίες εκείνες παραγωγής ενέργειας ή χημικών προϊόντων, που ειδική μέριμνα στον σχεδίασμά τους, τους προσδίδει μια δυναμική ελάχιστης ρυπογόνου δραστηριότητας. Με άλλα λόγια οι διεργασίες αυτές είναι έτσι σχεδιασμένες ώστε να αποφεύγεται η εν τω γεννάστε δημιουργία ρύπων. Μερικές τέτοιες τεχνολογίες υψηλής οικονομικής σημασίας είναι οι τεχνολογίες εκείνες (παραγωγής ενέργειας ή χημικών προϊόντων) που έχουν σχεδιασθεί ώστε να έχουν δυναμική ελάχιστης ρυπογόνου δραστηριότητας (αποφυγή της δημιουργίας ρύπων εν τω γεννάσθαι) . (Γεντεκάκης, Ι. , 1999)

108

Η ρύπανση της ατμόσφαιρας από τα αυτοκίνητα, τη βιομηχανία και τις άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες έχει φτάσει σήμερα σε ανησυχητικά επίπεδα. Το αυτοκίνητο και η βιομηχανία είναι οι κυριότερες ανθρωπογενείς πηγές ρύπανσης του αιώνα μας. Ωστόσο, είναι γεγονός ότι έχει επιτευχθεί μεγάλη τεχνολογική πρόοδος στον τομέα της μείωσης των ρύπων που εκλύουν οι κινητήρες των αυτοκινήτων, στον τομέα της αεροδυναμικής (καλύτερη αεροδυναμική σημαίνει χαμηλότερη κατανάλωση, άρα εκπομπή λιγότερων ρύπων), στον τομέα του σχεδιασμού του θαλάμου καύσης και στην έρευνα για την χρήση εναλλακτικών καυσίμων, όπως το υδρογόνο, το υγραέριο και τις αλκοόλες (αιθανόλη, μεθανόλη). Τα ηλεκτρικά, τα υβριδικά, τα ηλιακά αυτοκίνητα, η νέα ώθηση που δόθηκε στην έρευνα για τους κινητήρες diesel, οι κεραμικοί κινητήρες και η νέα γενιά των δίχρονων κινητήρων είναι άμεση συνέπεια των οικολογικών ανησυχιών και της έντονης αναζήτησης για εναλλακτικά καύσιμα και κινητήρες. . Στο κεφάλαιο αυτό θα περιγράψουμε κατ’ αρχήν τη τεχνολογία που έχει αναπτυχθεί για την αντιμετώπιση των εκπομπών των αυτοκινήτων. Κατόπιν θα ανασκοπήσουμε τις τεχνολογίες που εφαρμόζονται για : « έλεγχο των στάσιμων πηγών ρύπων, δηλαδή της βιομηχανίας, όπου η ποικιλία και η ποσότητα των εκπομπών είναι πολύ μεγάλη. (WEB 30) Η επικρατέστερη τεχνολογία ελέγχου των εκπομπών των αυτοκινήτων «ακούει» στο όνομα “καταλυτικός μετατροπέας . Η επιστήμη που ασχολείται με την ανάπτυξη και την εφαρμογή της τεχνολογίας αυτής ονομάζεται “Περιβαλλοντική Κατάλυση (Environmental Catalysis)”. Είναι αυτή που αναπτύσσει μεθόδους και τεχνικές αντιμετώπισης των κύριων ρύπων που προέρχονται από τα αυτοκίνητα (CO, NOx, VOCs, So2 κτλ.), αλλά και από μια σειρά βιομηχανιών και μονάδων παραγωγής ενέργειας, ή γενικότερα από διεργασίες καύσης υγρών και αερίων υδρογονανθράκων και γαιανθράκων. Η περιβαλλοντική κατάλυση βασίζεται στις καταλυτικές ιδιότητες ορισμένων μετάλλων που ανταποκρίνονται στην καταστροφή των σχετικών ρύπων. (Γεντεκάκης, Ι. , 1999)

5.4.1. Καταλυτικός μετατροπέας ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ 1974: Πρώτη εμφάνιση των καταλυτικών μετατροπέων στις ΗΠΑ μετά από μία, διά νόμου, απαίτηση μείωσης των εκπομπών CO και HCs στην Καλιφόρνια στη δεκαετία του 1960 1984: Η Ευρώπη αρχίζει να εμπλέκεται στην παραγωγή και χρήση τους 1987: Εμφάνιση των καταλυτικών μετατροπέων στην Ελλάδα Γενικά στοιχεία. Το 60, και πλέον, τοις εκατό της ρύπανσης που εκπέμπει ένα αυτοκίνητο στο περιβάλλον προέρχεται από την εξάτμιση. Οι κύριοι ρύποι που θα εξέλθουν τις μηχανές εσωτερικής καύσης είναι το CO, τα οξείδια του αζώτου (ΝΟx) άκαυστοι υδρογονάνθρακες (VOCs). (Γεντεκάκης, Ι. , 1999) Καταλυτικός μετατροπέας είναι μια συσκευή που τοποθετείται στο σύστημα εξαγωγής των καυσαερίων των αυτοκινήτων και έχει σκοπό την μετατροπή των εκπεμπόμενων ρύπων σε αβλαβή για την ατμόσφαιρα καυσαέρια, όπως Η20 και CO2 (ας θεωρήσουμε εδώ το 002 ως αβλαβές αέριο εφόσον δεν έχει τοξικές ιδιότητες. Παρόλα αυτά μας είναι γνωστή η συνεισφορά του στο φαινόμενο του θερμοκηπίου). Οι κυριότερες αντιδράσεις καταστροφής ρύπων που επιτελούνται σε ένα καταλυτικό μετατροπέα είναι οι ακόλουθες: 5.4.1.1 ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΗΣ ΡΥΠΩΝ ΣΤΟΝ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΟ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ CO + O2 CO2 + H2O (6-1) CxHy +(x+y/4) O2 xCO2 + (y/2) H2O (6-2)

109

ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ΤΩΝ NOx ΝΟx + CO CO2 + ½ N2 (+N2O) (6-3) (2x+y/2) NO + CxHy xCO2 +(x+y/4) N2 + (y/2) H2O (+ N2O) (6-4) Ας σημειωθεί επίσης ότι η δεύτερη ομάδα των αντιδράσεων αφορούν την ταυτόχρονη καταστροφή δυο ρύπων, αλλά συγχρόνως οδηγούν (κατά κάποιο μικρό ποσοστό) στην δημιουργία N2O, το οποίο αν και δεν είναι τοξικό σε μικρές ποσότητες, γνωρίζουμε ήδη εκτενώς τις διάφορες επιδράσεις του στην ατμόσφαιρα (τρύπα όζοντος, φαινόμενο θερμοκηπίου). Βέβαια το ποσοστό N2O που θα παραχθεί από αυτές τις αντιδράσεις εξαρτάται από το ποσοστό N2O που παράγεται, και κατ’ επέκταση εξαρτάται από την «N2/N2O-εκλεκτικότητα» των χρησιμοποιούμενων καταλυτικών συστημάτων , δηλαδή

S N2/N2O=r N2/r N2+r N2O όπου rN2 και rN2O οι ρυθμοί παραγωγής N2 και N2O, αντίστοιχα. Αυτές είναι μόνο μερικές, αν και οι κυριότερες, από τις αντιδράσεις που συμβαίνουν στον μετατροπέα. Μια πληρέστερη εικόνα δίνεται στο Σχήμα 6-1.

Η ιστορία των καταλυτικών μετατροπέων πέρασε από τα ακόλουθα στάδια: 1. ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΙ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ (διοδικοί) Είχαν σκοπό να αντιμετωπίσουν κυρίως το CO και τους HCs μέσω των αντιδράσεων

(6-1) και (6-2). 2. ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ ΔΙΠΛΗΣ ΚΛΙΝΗΣ Συνδυασμός οξειδωτικού με αναγωγικό καταλυτικό μετατροπέα. Ο αναγωγικός

μετατροπέας τοποθετείται πρώτος στην αλληλουχία και καλείται να αντιμετωπίσει τα ΝΟx τα οξείδια του αζώτου διαμέσου των αντιδράσεων (6-3) και (6-4).

3. ΤΡΙΟΔΙΚΟΙ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ Πρωτοεμφανίστηκαν το 1979, έχοντας περάσει σε μια νέα γενιά καταλυτικών μετατροπέων. Οι καταλυτικοί μετατροπείς μίας κλίνης που επιτυγχάνουν την

ταυτόχρονη μετατροπή όλων των ρύπων. Τους ονομάζουμε τριοδικούς καταλυτικούς μετατροπείς. Αντίστοιχα, η χημεία των καταλυτικών αντιδράσεων ταυτόχρονης καταστροφής των ρύπων έχει καθιερωθεί με την ονομασία τριοδική καταλυτική χημεία.

ΤΡΙΟΔΙΚΗ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ Λευκόχρυσος (Pt) Έξοχος καταλύτης για την οξειδωτική μετατροπή του CO και HCs, αλλά με ασήμαντη δραστικότητα και πολύ χαμηλή «N2/N2O-εκλεκτικότητα» για τις αντιδράσεις αναγωγής των NOx. Είναι ανθεκτικότερο των δύο άλλων ευγενών μετάλλων σε απενεργοποίηση από διάφορες προσμίξεις των καυσαερίων. Παλλάδιο (Pd): Καλός καταλύτης οξείδωσης του CO και ακόμη καλύτερος για την οξείδωση των HCs. Η αναγωγική του δράση δεν είναι τόσο χαμηλή όσο του Pt, εντούτοις δεν είναι επαρκής.Η δυνατότητα διασπαστικής ρόφησης των NOx από το Pd ελέγχεται από τη θερμοκρασία και ευνοείται στα όρια των κρυστάλλων. Είναι φθηνότερο από τα άλλα ευγενή μέταλλα, γι’ αυτό υπάρχει ερευνητικό και πρακτικό ενδιαφέρον για επέκταση της χρήσης του. Ρόδιο (Rh) Είναι το «κλειδί» για τη διάσπαση των NOx επειδή έχει την ικανότητα σχεδόν ολοκληρωτικής διασπαστικής ρόφησης του NO. Η «N2/N2O-εκλεκτικότητα» προσεγγίζει το 100%. Ωστόσο, είναι σπανιότερο (~1:15) των Pt και Pd και γι’ αυτό πιο ακριβό. Από περιβαλλοντικής άποψης, η μείωση της χρήσης του είναι επιθυμητή, για να αποφευχθεί η διατάραξη της ισορροπίας Rh:Pt=1:15 που υπάρχει στη φύση (στους καταλύτες, η αναλογία

110

αυτή είναι 1:5). Άλλα ευγενή μέταλλα

Ιρίδιο (Ir): Πολύ καλός καταλύτης (καλύτερος και από το Rh για την αναγωγή του NO σε N2, ιδιαίτερα σε οξειδωτικό περιβάλλον. Είναι όμως πολύ σπάνιο. Επιπλέον, σχηματίζει εύκολα πτητικά οξείδια που γρήγορα θα οδηγήσουν στην εξαφάνισή του από τον μετατροπέα.

Ρουθήνιο (Ru): Επίσης καλός καταλύτης αναγωγής του NO σε N2, αλλά κυρίως σε αναγωγικό περιβάλλον, που δεν είναι επιθυμητό λόγω απώλειας καυσίμου. Άλλο μειονέκτημά του είναι ο εύκολος σχηματισμός πτητικών οξειδίων που κάνουν το χρόνο παραμονής του στον μετατροπέα σύντομο.

Σχήμα 6.1 Πιθανές χημικές αντιδράσεις που πραγματοποιούνται στον καταλυτικό μετατροπέα. Η πραγματοποίηση πολλών από αυτών εξαρτάται από τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα.

111

5.4.2. Τεχνολογίες Απομάκρυνσης Σωματιδιακών Ρύπων Γενικά σχόλια Η σωματιδιακή ύλη παρουσιάζει μεγάλη ποικιλία στην κατανομή μεγέθους σωματιδίων, στο σχήμα, στη χημική σύσταση, στο ειδικό βάρος, στην πυκνότητα, στην ευθραυστότητα, στην ηλεκτρική αγωγιμότητα, την συνοχή, στο πόσο υγροσκοπική και κολλώδης είναι, κ.τ.λ. Η επιλογή του εξοπλισμού για την αφαίρεση της σκόνης περιπλέκεται ακόμα περισσότερο από την ποσότητα και την ποιότητα του επεξεργαζόμενου αερίου. (Γεντεκάκης, Ι. , 1999) Εξαιτίας αυτών των απεριόριστων μεταβλητών, το πρώτο βήμα στην επιλογή του εξοπλισμού για την αφαίρεση της σκόνης είναι η αναγνώριση του προβλήματος καθαρισμού του αερίου και η δυνατότητα καθαρισμού του με τους τέσσερις τύπους εξοπλισμού που είναι εμπορικά διαθέσιμοι : 1. Μηχανικοί συλλέκτες 2. Εκπλυτές, ή υγροί συλλέκτες, ή πλημμυρίδες, ή απλώς υγρά φίλτρα 3. Υφασμάτινα φίλτρα ή σακόφιλτρα 4. Ηλεκτροστατικοί συλλέκτες ή ηλεκτροστατικά φίλτρα Η επιλογή της κατάλληλης διεργασίας δεν είναι ένα εύκολο πρόβλημα για έναν Μηχανικό. Ας αναλύσουμε κατ’ αρχήν τα κύρια χαρακτηριστικά και την λειτουργικότατα των τεσσάρων βασικών συστημάτων ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από την σωματιδιακή ύλη. Η σπουδαιότητα της μείωσης της ρύπανσης από αυτούς, τους πολύ επικίνδυνους για την υγεία, ρύπους έχει αναφερθεί και αναλυθεί εκτεταμένα σε πολλά σημεία του βιβλίου.

5.4.2.1. Μηχανικοί συλλέκτες Το ειδικό βάρος της σωματιδιακής ύλης στις βιομηχανικές εκπομπές είναι τυπικά μια με δύο χιλιάδες φορές μεγαλύτερο του ειδικού βάρους του αερίου που το εμπεριέχει. Οι μηχανικοί συλλέκτες εκμεταλλεύονται αυτή τη διαφορά στο ειδικό βάρος, για να διαχωρίσουν την βαριά σωματιδιακή ύλη από το ελαφρύτερο αέριο. Βασικοί τύποι των μηχανικών συλλεκτών είναι: 1.Οι βαρυτικοί συλλέκτες (καθίζηση δια βαρύτητας) 2.Οι συλλέκτες εκτροπής με ανακυκλοφορία. 3.Οι κυκλώνες υψηλής απόδοσης.

5.4.2.2. Φίλτρα από Ύφασμα (σακόφιλτρα) Τα σακόφιλτρα είναι συλλέκτες με τις περισσότερες εφαρμογές στην απομάκρυνση ξηρών (άνυδρων) σωματιδίων από ένα ρεύμα εκπομπών. Διαθέτουμε μια μεγάλη ποικιλία τέτοιων φίλτρων. Σε όλα αυτά τα φίλτρα η σκόνη κατακρατείται (παγιδεύεται) από την μια πλευρά του υφάσματος (απ αυτή που εισάγεται το πλούσιο σε σωματίδια αέριο) ενώ από τα διάκενα του υφάσματος διαπερνά το καθαρό αέριο. Σε ένα τυπικό εμπορικό σακόφιλτρο αυτά τα διάκενα είναι διαστάσεων των 100 μm. Ενας συλλέκτης αυτών των χαρακτηριστικών μπορεί να παγιδεύσει σωματίδια τόσο μικρά όσο ~0.5 μm.

5.4.2.3. Εκπλυτές (υγρά φίλτρα) Οι εκπλυτές (υγρά φίλτρα) χρησιμοποιούν ένα υγρό, συνήθως νερό, για να παγιδεύσουν και να απομακρύνουν σωματιδιακή ύλη (αλλά πιθανόν και διαλυτά αέρια) από ένα ρέον ρεύμα. Το υγρό εισέρχεται σε ένα ειδικό θάλαμο υπό μορφή ψεκασμού. Θάλαμος ψεκασμού (ή πλημμυρίδας) Σε έναν από τους πιο απλούς εκπλυτές, οι αέριοι ρυπαντές απομακρύνονται με μία βαρυτική εγκατάσταση θαλάμου έκπλυσης με ψεκαστήρες, στην οποία το αέριο εμφυσάται και πλένεται με νερό που απομακρύνει τη σκόνη, υπό μορφή λάσπης, στη δεξαμενή λάσπης. Το ακάθαρτο αέριο επιβραδύνεται στο στόμιο εισόδου, περνάει μέσα απ’ την δινη που προκαλείται από τη δύναμη των ψεκαστήρων, έπειτα διέρχεται από τον τομέα

112

απομάκρυνσης της ομίχλης (κατακράτηση υγρών σταγονιδίων), και επιταχύνεται στο στόμιο εξόδου για να ανακτήσει ξανά την ταχύτητα εισόδου. Η απομάκρυνση επιτυγχάνεται κυρίως με την σύγκρουση ανάμεσα σε ένα σωματίδιο σκόνης και μια σταγόνα νερού, με αποτέλεσμα τη δέσμευση του πρώτου από τη δεύτερη. Η συλλογή των σωματιδίων από τα σταγονίδια του υγρού προκαλείται απ' τους ακόλουθους μηχανισμούς: ♦Πρόσκρουση των μεγαλυτέρων σωματιδίων σκόνης στις σταγόνες. ♦Σύλληψη λόγω διάχυσης των λεπτών σωματιδίων. ♦θερμικές κλίσεις. ♦συμπύκνωση υγρασίας σε σωματίδια.

5.5. Σύγχρονες Αντιρρυπαντικές Τεχνολογίες: Η εναλλακτική αντιμετώπιση του προβλήματος της Ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

5.5.1. Το Φυσικό Αέριο, μια καθαρότερη πηγή ενέργειας. Σε πολλά σημεία των προηγουμένων κεφαλαίων αναφέραμε ότι ένας ενδεικνυόμενος τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, είναι η ανάπτυξη νέων αντιρρυπαντικών τεχνολογιών που θα αντιμετωπίζουν το πρόβλημα στην “ρίζα” του: Είναι προτιμότερο να αποφεύγουμε την δημιουργία ρυπογόνων εκπομπών παρά να προσπαθούμε να λύσουμε το πρόβλημα αφού το δημιουργήσουμε. Είδαμε ότι η βιομηχανία κάνει μια εκτεταμένη στροφή με στόχο την αντικατάσταση καυσίμων υψηλής ρυπογόνου δράσης με καύσιμα όπως το Φυσικό Αέριο.

Το Φυσικό Αέριο (Φ.Α.) πρόκειται να αποτελέσει μια από τις πλέον δυναμικές

πηγές ενέργειας του 21ου αιώνα, η χρήση του οποίου αναμένεται να πάρει μια

σημαντικά πλεονεκτικότερη θέση από αυτή του πετρελαίου και του άνθρακα. Οι

λόγοι είναι σαφείς:

Η τεχνολογία για την μεταφορά και την αποθήκευσή του έχει αναπτυχθεί ραγδαία

και επαρκώς τα τελευταία χρόνια, με αποτέλεσμα να βρίσκεται διαθέσιμο σε

μεγάλες ποσότητες στα αστικά και βιομηχανικά κέντρα .

Βρίσκεται σε μεγάλα αποθέματα στην φύση πράγμα που το καθιστά φθηνή πρώτη

ύλη.

Η χρήση του για παραγωγή ενέργειας δημιουργεί ελάχιστα περιβαλλοντικά

προβλήματα, συγκρινόμενη με την χρήση των γαιανθράκων και του πετρελαίου.

(iv) Οι τεχνολογίες για την αναβάθμισή του (την μετατροπή του σε προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας, π.χ. ανωτέρων υδρογονανθράκων, μεθανόλης, φορμαλδεΰδης, κτλ) έχουν αναπτυχθεί ραγδαία τα τελευταία 20 χρόνια. Οι σημαντικότερες προσπάθειες αξιοποίησης του Φ.Α. άρχισαν μετά την πετρελαϊκή κρίση (1973) και ενισχύθηκαν κατά την δεύτερη (1979). Η ευαισθητοποίηση της παγκόσμιας κοινότητας σε θέματα προστασίας του περιβάλλοντος την τελευταία δεκαετία, ανήγαγε στις μέρες μας την χρήση του φυσικού αερίου σε έναν από τους βασικότερους δείκτες οικονομικής ανάπτυξης μιας χώρας. Είναι σήμερα αποδεκτό ότι ο βιομηχανικός τομέας ευθύνεται κατά ένα μεγάλο ποσοστό για την ρύπανση της ατμόσφαιρας. Οι νόμοι που έχουν θεσπίστε η Ε.Ε. για την προστασία του περιβάλλοντος επιβάλλουν στην βιομηχανία την δαπάνη μεγάλων κονδυλίων για να ανταποκριθούν στις απαγορεύσεις. Συχνά αυτές οι δαπάνες είναι συγκρινόμενες με την συνολική υπόλοιπη επένδυση. Έτσι, η χρήση του Φ.Α., που συνοδεύεται από έντονα μειωμένη ρυπογόνο δραστηριότητα, αποτελεί συχνά την ενδεικνυόμενη λύση.

113

5.5.2. Καταλυτική αναμόρφωση φυσικού αερίου για την παραγωγή Η2 ή αερίου σύνθεσης (CO + Η2).

Γενικά στοιχεία: Όπως θα γίνει φανερό από την ανάλυση των κελιών καυσίμου, το ποιο αποδοτικό καύσιμο αυτών είναι το Η2. Η χρήση του μάλιστα στα κελιά καυσίμου έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή νερού ως μοναδικού χημικού προϊόντος, ένα μόριο εντελώς - αν όχι χρήσιμο - ακίνδυνο για το περιβάλλον. Το πρόβλημα είναι ότι το Η2 είναι ένα πολύ ακριβό χημικό, ιδιαίτερα όταν παράγεται από ηλεκτρολυτική διάσπαση του νερού. Η έρευνα λοιπόν είναι στραμμένη σε τεχνολογίες παραγωγής Η2 από φθηνές πρώτες ύλες και μάλιστα με φθηνό τρόπο. Μια φθηνή πρώτη ύλη για παραγωγή υδρογόνου δεν μπορεί να είναι άλλη από το φυσικό αέριο, που υπάρχει σε μεγάλα αποθέματα στην φύση. Δεδομένης της ανάπτυξης της τεχνολογίας μεταφοράς του με αγωγούς μεγάλου μήκους, η χρήση του γίνεται ακόμα πιο ελκυστική. Όπως ήδη αναφέρθηκε το φυσικό αέριο είναι ένα μίγμα αερίων με κύριο συστατικό το CΗ4 που συχνά υπερβαίνει το 80%. Είναι εύλογο λοιπόν να αποτελεί την πλέον ελπιδοφόρα λύση για παραγωγή Η2 αλλά και αερίου σύνθεσης. Ο τρόπος λήψεως Η2 από το CΗ4 συνίσταται στην οξείδωσή του με υδρατμό, με 02 ή με C02: (i) CΗ4 + Η20 —> CO+3Η2 (ΔΗ=206 kJ/mol) (ii) CΗ4 + C02 —> 2CO +2Η2 (ΔΗ=248 kJ/mol) (iii) CΗ4 + 1/2 02 —> CO +2Η2 (ΔΗ=-35 kJ/mol) Οι αντιδράσεις αυτές λέγονται αντιδράσεις αναμόρφωσης του μεθανίου και γίνονται καταλυτικά σε υψηλές θερμοκρασίες. Η βιομηχανία παραγωγής Η2 χρειάζεται και διεργασίες απομάκρυνσης συμπαραγομένων CO και CO2. Για τον σκοπό αυτό καταφεύγουμε καταρχήν στην πλήρη μετατροπή του CO σε CO2 σε ένα ξεχωριστό αντιδραστήρα, όπου τα αέρια προϊόντα του αναμορφώνονται εμπλουτίζονται σε υδρατμό στην είσοδο του δεύτερου αυτού αντιδραστήρα. Κατόπιν, η απομάκρυνση του εναπομένοντος CO επιτυγχάνεται σε πύργους απορρόφησης με διαλύματα αμμωνιακών αλάτων χαλκού. Η απομάκρυνση τουCO2 από το τελικό προϊόν μπορεί να επιτευχθεί με διάφορες μεθόδους. Η βιομηχανία διαθέτει πολλές επιλογές για αυτή την διεργασία, όπως π.χ. έκπλυση σε βασικά διαλύματα.

5.5.3. Διμερισμός ή σύζευξη του μεθανίου (Methane coupling) Μέχρι σήμερα, όσον αφορά την μετατροπή του μεθανίου, είχε δοθεί μεγαλύτερη σημασία στην παραγωγή αερίου σύνθεσης (CO2+Η2) και την μετέπειτα χρήση αυτού του αερίου από την πετροχημική βιομηχανία για την παραγωγή πετροχημικών προϊόντων, δηλ., ανωτέρων και οξυγονωμένων υδρογονανθράκων μέσω των αντιδράσεων Fischer- Tropsch. Μιλάμε δηλαδή για μια διεργασία έμμεση ή σταδιακής αναβάθμισης του μεθανίου. Στις μέρες μας αναπτύχθηκε έντονο ενδιαφέρον για την απευθείας μετατροπή του μεθανίου σε προϊόντα διμερισμού και οξυγονωμένους υδρογονάνθρακες. Πρωτοπόρα εργασία προς αυτή την κατεύθυνση αποτέλεσε η δημοσίευση των Keller & Bhasin για την απευθείας (one-step) μετατροπή του μεθανίου σε C2-υδρογονάνθρακες (C2Η4 και C2Η6), μέσω καταλυτικής οξειδωτικής σύζευξης (ή διμερισμού) αυτού. Διεργασία που ονομάζεται Oxidative Coupling of Methane. Το αιθυλένιο είναι μια από τις βασικότερες πρώτες ύλες της. πετροχημικής βιομηχανίας για την παραγωγή μεγάλου αριθμού ενδιαμέσων και τελικών προϊόντων. Την εργασία των Keller & Bhasin ακολούθησε εκτεταμένη ερευνητική δραστηριότητα από πολλές ερευνητικές ομάδες. Αν και χρησιμοποιήθηκαν δεκάδες καταλυτικά συστήματα για την διεργασία ΟCΜ, παρατηρήθηκε ότι αυτή απευθείας σύζευξη του μεθανίου περιορίζεται

114

από χαμηλές παραγωγικότητες, χαμηλότερες του 20%. (Θυμίζουμε ότι η παραγωγικότητα ορίζεται ως γινόμενο της μετατροπής επί την εκλεκτικότητα). Αυτό το γεγονός έκανε τη διεργασία μη-επιλέξιμη για βιομηχανική εφαρμογή.

5.5.4. Κελιά (ή κυψελίδες) καυσίμου Γενικά στοιχεία. Αν και τα κελιά (ή κυψελίδες) καυσίμου ανακαλύφθηκαν κατά τα μέσα της βιομηχανικής επανάστασης, ο ρόλος τους άρχισε να ξεκαθαρίζει 150 χρόνια αργότερα. Ένας από τους πρωτοπόρους στον τομέα, ο Francis Bacon, ομολογούσε πριν από 30 χρόνια ότι είναι καλύτερα να αποφεύγονται προβλέψεις σχετικά με την εξέλιξη των κελιών καυσίμου και ότι οποιαδήποτε μελλοντική εκτίμηση θα μπορούσε να χαρακτηριστεί αργότερα βιαστική. Η συγκρατημένη αισιοδοξία αν όχι απαισιοδοξία του θα πρέπει να αποδοθεί σε δύο κυρίως λόγους: 1) Στο γεγονός ότι η επιστήμη της ηλεκτροχημείας αναπτύχθηκε ουσιαστικά και με ραγδαίο ρυθμό τα τελευταία χρόνια, οπότε απαραίτητες έννοιες για την κατανόηση ηλεκτροδιακών και ηλεκτροχημικών φαινομένων που συνοδεύουν την λειτουργία ενός κελιού καυσίμου ήταν γενικώς δυσνόητες, και 2) στο ότι η ανάπτυξη ηλεκτρολυτών (κυρίως στερεού τύπου και ηλεκτροδίων κατάλληλων για τις εξειδικευμένες και υψηλών απαιτήσεων χρήσεις και τους περιορισμούς που υπεισέρχονται στον σχεδιασμό ενός κελιού καυσίμου, είναι και αυτά “μόδα” των τελευταίων χρόνων, μετά την ραγδαία ανάπτυξη της επιστήμης των υλικών. Σήμερα το μέλλον των κελιών καυσίμου είναι περισσότερο “καθαρό” και ευοίωνο. Οι προβλέψεις είναι πλέον αισιόδοξες: Μονάδες παραγωγής ενέργειας βασιζόμενες στην χρήση κελιών καυσίμου φωσφορικού οξέως βρίσκονται σε συνεχή παραγωγική διαδικασία, αλκαλικά κελιά καυσίμου εισέρχονται στην δεύτερη δεκαετία χρήσης τους ως συστήματα παραγωγής ενέργειας σε διαστημικές πτήσεις. (Γεντεκάκης, Ι. , 1999)

115

5.6. Τι προτείνει η Αμερικανική Νομοθεσία για την αντιμετώπιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Η Αμερικανική Νομοθεσία κατά της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης. Το Κογκρέσο των Η.Π.Α. ψήφισε το Διάταγμα Καθαρισμού του Αέρα το 1970, 1977 και 1990, παρέχοντας ομοσπονδιακές ρυθμίσεις για τη ρύπανση της ατμόσφαιρας που πρέπει να ενισχύονται από την κάθε πολιτεία. Αυτοί οι νόμοι απαιτούν από την ΕΡΑ να καθιερώσει τις εθνικές προδιαγραφές ποιότητας του αέρα για 7 εξωτερικούς ρυπαντές: τα αιωρούμενα σωματίδια το οξείδιο του θείου, μονοξείδιο του άνθρακα, οξείδιο του αζώτου, όζον, πτητικά οργανικά συστατικά και μόλυβδο. Κάθε προδιαγραφή καθιστά σαφές το ανώτατο επιτρεπτό όριο μέσα σε μία χρονική περίοδο για κάθε συγκεκριμένο ρυπαντές στον αέρα.

Σύμφωνα με το Διάταγμα Καθαρισμού της Ατμόσφαιρας, η ΕΡΑ πρέπει επίσης να καθιερώσει διάφορα προγράμματα ελέγχου. Το πρώτο είναι να δημιουργήσουμε τις βασικές προδιαγραφές ποιότητας του αέρα που σχεδιάζονται για να προστατεύσουμε την ανθρώπινη υγεία και συμπεριλαμβάνουν ένα όριο ασφαλείας για τους ηλικιωμένους, τα νήπια και άλλες ευπαθείς ομάδες. Σύμφωνα με το Διάταγμα του 1977 κάθε μία από τις 247 περιοχές ελέγχου της ποιότητας του αέρα που θέσπισε η ΕΡΑ για ολόκληρη τη χώρα θεωρείται ότι πρέπει να ανταποκρίνεται στα βασικά στάνταρτ μέχρι το 1982 με ίσως κάποιες προεκτάσεις μέχρι το 1987. Πολλές περιοχές όμως απέτυχαν να ανταποκριθούν σ’ αυτές τις οριακές ημερομηνίες. Το Διάταγμα του 1990 απαιτεί από 87 πόλεις, που δεν ανταποκρίθηκαν στις αρχικές προδιαγραφές για το όζον, να ανταποκριθούν σ’ αυτά μεταξύ 1993 και 1999 και οκτώ σοβαρά μολυσμένες πολιτείες μέχρι το 2007. Το Λος Άντζελες πήρε χρονική παράταση μέχρι το 2010 αν και πρέπει να ανταποκριθεί σ' ακόμη πιο αυστηρές προδιαγραφές. Όμως μέχρι το Φεβρουάριο του 1995 σχεδόν 1/6 των πολιτειών είχε ξε- φύγει από τις οριακές ημερομηνίες στην εκπλήρωση των σχεδίων για τη μείωση του αστικού νέφους και άλλων ρυπογόνων ουσιών της ατμόσφαιρας.

Η νομοθεσία επίσης απαιτεί από την ΕΡΑ να θεσπίσει εθνικές προδιαγραφές για τους τοξικούς ρυπαντές, συμπεριλαμβάνοντας 302 μεμονωμένα συστατικά και 20 κατηγορίες χημικών συστατικών, των οποίων τα τοξικολογικά στοιχεία δείχνουν, ότι είναι επιβλαβή για την ανθρώπινη υγεία (συμπεριλαμβάνοντας την εκτίμηση της ΕΡΑ για 1.500 - 3.000 πρόωρους θανάτους από καρκίνο ανά έτος). Μέχρι το 1992 η ΕΡΑ θέσπισε τα στά-νταρτ εκπομπών για 8 μόνο από αυτά: αρσενικό, αμίαντο, βενζίνη, βηρύλλιο, υδράργυρο, χλωρίδια και ραδιοϊσότοπα. Το Διάταγμα Καθαρισμού του Αέρα του 1990 επίσης απαιτεί από τις εγκαταστάσεις καύσης άνθρακα που ευθύνονται για το 70% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα στις Η.Π.Α. να περικόψουν τις ετήσιες εκπομπές του 1990 στο μισό και οι εκπομπές μονοξειδίου του αζώτου του 1991 να περικοπούν κατά 33% μέχρι το 2000. Το κογκρέσο επίσης δίνει ένα χρονοδιάγραμμα για την επίτευξη της μείωσης των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα, των υδρογονανθράκων, των οξειδίων του αζώτου από τα οχήματα. Αυτές οι προδιαγραφές ανάγκασαν τους κατασκευαστές αυτοκινήτων να παράγουν οχήματα που εκπέμπουν 6-8 φορές λιγότερους ρύπους. (Miller Tyler G., 1996)

5.7. Τι προτείνει η Ευρώπη για την αντιμετώπιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει υπογράψει πολλές διεθνείς συμφωνίες για τη αντιμετώπιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, ενώ έχει εκδόσει και μια σειρά συμπληρωματικές οδηγίες (Σκορδούλης, κ.α. 2005):

116

Έτος Συμφωνίες & μέτρα της ΕΕ για την αντιμετώπιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης

1979 Η Συνθήκη της Γενεύης για τη Διασυνοριακή Ατμοσφαιρική Ρύπανση Μεγάλων Αποστάσεων (ρύπανση που μεταφέρεται ξεπερνώντας τα σύνορα των χωρών) θέτει στόχους για τη μείωση των εκπομπών οξειδίου του θείου και του αζώτου. Από τη στιγμή της εφαρμογής της, οι εκπομπές θείου ελαττώθηκαν σημαντικά σε όλη την Ευρώπη, όμως με την αύξηση της οδικής κυκλοφορίας δύσκολα διαπιστώνεται κάποιο αποτέλεσμα στις εκπομπές οξειδίου του αζώτου.

1985 Οι περισσότερες χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης υιοθέτησαν μία συμφωνία γνωστή ως Πρωτόκολλο για την Μείωση των Εκπομπών Θείου, για την ελάττωση των εκπομπών διοξειδίου του θείου μέχρι 30% (σε σχέση με τα επίπεδα του 1980) έως το 1993. Η συμφωνία έγινε γνωστή ως Club του 30%. Όλες οι χώρες που υπέγραψαν το πρωτόκολλο, καθώς και πολλές που δεν υπέγραψαν, πέτυχαν αυτή τη μείωση.

1987 Το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ θέτει στόχους και προθεσμίες για τη μείωση των αερίων που θεωρούνται επικίνδυνα για τη στιβάδα του όζοντος. Σαν αποτέλεσμα, τα CFCs -τα πιο επιβλαβή- ουσιαστικά τέθηκαν εκτός χρήσης στην Ευρωπαϊκή Ένωση.

1988 Η Ευρωπαϊκή Ένωση εισήγαγε μία οδηγία (δίκαιο ΕΕ) που απαιτεί από τους σταθμούς και τις βιομηχανίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και από τους κλάδους μετάλλων, χημικών, ξυλείας και επεξεργασίας απορριμμάτων να μειώσουν τις εκπομπές διοξειδίου του θείου και οξειδίων του αζώτου. Παρεμφερή όρια εφαρμόστηκαν για την καύση καταλοίπων, τις μεταφορές και τη θέρμανση.

1992 Στη “Συνάντηση Κορυφής της Γης” στο Ρίο, στη Βραζιλία, η Ευρωπαϊκή Ένωση υποστήριξε τη Σύμβαση των Ηνωμένων Εθνών για τις Κλιματικές Μεταβολές, καθορίζοντας την αρχή της “αειφόρου ανάπτυξης”. Αυτό σημαίνει βελτίωση της ποιότητας της ζωής μας χωρίς την πρόκληση βλαβών στο περιβάλλον για τις επόμενες γενιές.

1994 Ένας αριθμός ευρωπαϊκών χωρών υπογράφει το Δεύτερο Πρωτόκολλο για το Θείο. Το αποτέλεσμα ήταν όλα τα κράτη-μέλη να πετύχουν το στόχο της μείωσης των εκπομπών οξειδίου του θείου κατά 35% σε σχέση με τα επίπεδα του 1990. Επιπλέον ελάττωση των εκπομπών διοξειδίου του θείου αναμένεται και κατά την επόμενη δεκαετία.

1996 Σημειώνεται η έναρξη του προγράμματος “Λάδια Αυτοκινήτων”, για τον καθορισμό αυστηρότερων ενεργειακών προδιαγραφών για αυτοκίνητα ιδιωτικής χρήσης.

1997 Με το Πρωτόκολλο του Κιότο, η Ευρωπαϊκή Ένωση υποσχέθηκε να μειώσει τις εκπομπές διοξειδίου του θείου κατά 50% σε σχέση με τα επίπεδα του 1990 έως το 2010 και τις εκπομπές αμμωνίας κατά 30% σε σχέση με τα επίπεδα του 1990. Συνολικά, οι ειδικοί πιστεύουν ότι οι στόχοι που έχουν τεθεί για το διοξείδιο του θείου είναι εφικτοί. Όμως η κατάσταση με τα οξείδια του

117

αζώτου είναι πολύ ανησυχητική κι έχουν γίνει πολύ λίγα για να ξεπεραστεί το πρόβλημα των εκπομπών αμμωνίας.

2001 Το πρόγραμμα “Καθαρός Αέρας για την Ευρώπη” (CAFΕ) ξεκίνησε έχοντας ως σκοπό να βρεθούν τρόποι για να σταματήσει η επιβλαβής, για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον, ρύπανση της ατμόσφαιρας.

[Πηγή: Ευρωπαϊκή Επιτροπή] Η Ευρωπαϊκή Ένωση αποτελεί οντότητα που παράγει πολιτική και δεσμευτικούς θεσμούς για όλα τα κράτη μέλη της. Γι’ αυτό το λόγο, είναι σημαντική η εξέταση του ρόλου της Ευρωπαϊκής Ένωσης στη διαμόρφωση της περιβαλλοντικής πολιτικής της Ελλάδας. Η προσπάθεια της Ε.Ε. για ένα καλύτερο περιβάλλον χρονολογείται από τις αρχές της δεκαετίας του ’70, όταν στη διάσκεψη κορυφής του Παρισιού (1972) τέθηκαν οι βασικές οργανωτικές και πολιτικές αρχές. Η διαμόρφωση της κοινοτικής περιβαλλοντικής πολιτικής έγινε σε μια παράλληλη διαδρομή με την εξέλιξη της Ε.Ε. . Αυτή η κοινοτική πολιτική εκφράστηκε μέσα από διατάγματα, διακηρύξεις, εκθέσεις και προγράμματα. Ήδη από τη διάσκεψη του Παρισιού αποφασίστηκε η σύνταξη ενός Προγράμματος Δράσης για την προστασία του περιβάλλοντος κάθε τέσσερα χρόνια, με το οποίο καθορίζονται οι στρατηγικοί στόχοι της περιβαλλοντικής πολιτικής και τα μέσα εφαρμογής της (Μπεριάτος, 1999) Η γενικότερη περιβαλλοντική πολιτική της Ε.Ε., προσανατολίζεται στη διαχείριση του περιβάλλοντος υπό την έννοια της αειφόρου ανάπτυξης. Οι αρχές της αειφόρου ανάπτυξης θα πρέπει να ενσωματωθούν και σε άλλες πολιτικές, ιδιαίτερα σε όσες πολιτικές ή και τομείς αφορούν την εκμετάλλευση πλουτοπαραγωγικών πόρων. Επιπλέον, η ΕΕ είναι έτοιμη να αναβαθμίσει τις προσπάθειές της για μια μείωση των εκπομπών ως και 30% έως το 2020, υπό την προϋπόθεση ότι και οι λοιπές βιομηχανικές χώρες δεσμευτούν για ανάλογες μειώσεις εκπομπών και οι αναπτυσσόμενες χώρες θα συμβάλουν επαρκώς στην παγκόσμια προσπάθεια για μειώσεις των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου. Τον περασμένο Μάιο, η ΕΕ παρουσίασε μια ανάλυση των επιπτώσεων που θα προκύψει από τη μετάβαση σε 30% υπό τις νέες οικονομικές συνθήκες και μετά τη διεθνή συμφωνία στην Κοπεγχάγη. Η ανάλυση αυτή αποκάλυψε τις επιλογές για περαιτέρω μειώσεις των εκπομπών έως το 2020, την μείωση της εξάρτησης της ΕΕ από το ξένο πετρέλαιο και το φυσικό αέριο και παρουσίασε πως θα γίνει ευκολότερο για την Ευρώπη να ανταποκριθεί στους μακροπρόθεσμους στόχους μείωσης των εκπομπών. Η υλοποίηση της απεξάρτησης του άνθρακα από την ενέργεια και τις μεταφορές θα μειώσει την εξάρτηση της ΕΕ από τις εισαγωγές πετρελαίου και φυσικού αερίου, αυξάνοντας την αντοχή της στο ευμετάβλητο παγκόσμιο επίπεδο των τιμών της ενέργειας και θα μειώσει τις αβεβαιότητες στις αλυσίδες εφοδιασμού. Κατά το πρώτο εξάμηνο του 2011, η Ευρωπαίκή Επιτροπή προτίθεται να υποβάλει, προς το Συμβούλιο και το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο, ανακοίνωση για την ανάπτυξη ενός «Χάρτη πορείας (roadmap) προς μια οικονομία χαμηλών εκπομπών άνθρακα μέχρι το 2050», σκιαγραφώντας την στρατηγική με την οποία θα καταστεί δυνατή η μετάβαση αυτή. (Web 35)

5.8. Στοιχεία από την άσκηση περιβαλλοντικής πολιτικής στην Ελλάδα

Οι ισχυρές πιέσεις που ασκήθηκαν κι ασκούνται στο φυσικό κι αστικό περιβάλλον της Ελλάδος, οφείλονται σε δραστηριότητες τουριστικές, βιομηχανικές και μεταφορών, κυρίως όμως οφείλονται στις οικιστικές επεκτάσεις. Η άσκηση μεμονωμένων και περιστασιακών

118

πολιτικών διαφόρων αναπτυξιακών λειτουργιών, έγινε κατά τέτοιο τρόπο ώστε να μην ενστερνίζονται στοιχεία μιας αυστηρής πολιτικής για την προστασία και διατήρηση του περιβάλλοντος και των φυσικών πόρων. Επετράπη η σπατάλη σημαντικών πόρων, όπως για παράδειγμα το έδαφος, οι ακτές, τα δάση, με αποτέλεσμα να επέλθει μια μη αναστρέψιμη περιβαλλοντική υποβάθμιση. Ιδιαίτερα οι οικιστικές δραστηριότητες, κινήθηκαν έξω από το πλαίσιο μιας ολοκληρωμένης οικιστικής πολιτικής που σεβόταν το περιβάλλον. Οι δράσεις θεσμικού περιεχομένου που κατά καιρούς εφαρμόστηκαν, δε γινόταν για να προλάβουν κάποια δυσμενή κατάσταση ή να αποτρέψουν μια καταστροφική επέμβαση, παρά υλοποιούνταν στη βάση ενός συνόλου από μεμονωμένες και περιστασιακές αποφάσεις, που κάθε άλλο παρά είχαν σαφή προσανατολισμό, εφικτό στόχο και αποτελεσματικότητα (Κάσσιος, Πέππα, 1994). Στα πλαίσια της Κοινοτικής πολιτικής η παρακολούθηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στις μεγάλες πόλεις είναι υποχρέωση της χώρας έναντι της κοινοτικής νομοθεσίας. Το τμήμα Ποιότητας Ατμόσφαιρας του ΥΠΕΧΩΔΕ (πρώην ΠΕΡΠΑ) διαθέτει 16 σταθμούς μέτρησης στην Αττική και ένα στη Βοιωτία με 68 όργανα. Οι σταθμοί παρακολουθούν καθημερινά τις τιμές ρύπων, όπως τα μικροσωματίδια (ΡΜ10 και ΡΜ2,5), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), το όζον (Ο3), το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ2) και άλλους και προειδοποιούν σε περίπτωση

υπερβάσεων, ώστε να λαμβάνονται τα απαραίτητα μέτρα. (Χατζάκη, Μ.,2002).

Εικόνα 1: Σταθμοί μέτρησης Ποιότητας Αέρα του ΥΠΕΧΩΔΕ στην Αττική. (Χατζάκη, Μ.,2002)

119

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3.

Εικόνα 6. Πίνακας τιμών Δεκεμβρίου

Εικόνα 7. Πίνακας τιμών Αθήνα, 01/03/2012

2 Εικόνα 6 και 7: Ημερήσιο Δελτίο Τιμών Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης. Το ημερήσιο δελτίο ρύπων ενημερώνεται καθημερινά περίπου στις 2 μ.μ. από το Υπουργειο Περιβάλλοντος Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής. (Web 35).

120

121

Β’ Μέρος – Πρακτικό Μέρος 1.Περιβαλλοντική Εκπαίδευση Ο όρος Περιβαλλοντική Εκπαίδευση αποτελεί μετάφραση του αγγλικού Environmental Education. Η έννοια της λέξης Education δεν αποδίδεται πλήρως με τη λέξη εκπαίδευση, αφού εμπεριέχει και άλλα στοιχεία, τα οποία στην ελληνική γλώσσα αποδίδονται με διαφορετικές λέξεις, όπως «παιδεία» ή «αγωγή» (Ράπτης, 2000). Αν και ο όρος που εμφανίζεται συχνότερα είναι εκείνος της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης (Π.Ε.), εντούτοις εννοείται (ή πρέπει να εννοείται) εκείνος της Περιβαλλοντικής Αγωγής (Π.Α.), λόγω των ιδιαιτεροτήτων που παρουσιάζει η Π.Ε. ως προς τους στόχους που δεν είναι μόνο γνωστικοί. Στην ελληνική βιβλιογραφία, υπάρχουν κάποιες αναφορές στον όρο Περιβαλλοντική Εκπαίδευση και Αγωγή, ο οποίος επιχειρεί να καλύψει τη διαφορά μεταξύ των λέξεων Εκπαίδευση και Education (Σοφούλης και Καραμπάτσα, 1992).

1.1.Ορισμός

Η λέξη «περιβάλλον» προέρχεται από τις λέξεις «περί» και «βάλλω» και σημαίνει:

αυτό ή αυτά που υπάρχουν γύρω από ένα συγκεκριμένο άψυχο ή έμψυχο ον.

Στη Νεβάδα (ΗΠΑ 1970) δίνεται ο πρώτος ορισμός της Π.Ε., αναδεικνύεται η

σύνδεση του ανθρώπου με τον πολιτισμό και το βιοφυσικό περιβάλλον και

επισημαίνεται η σύνδεση της Π.Ε. με τα περιβαλλοντικά προβλήματα. Αποτέλεσε τη

βάση στην οποία στηρίχθηκαν, ως προς τη διατύπωση τους, οι ορισμοί που

ακολούθησαν. Ο ορισμός είναι ο εξής: «Περιβαλλοντική Εκπαίδευση είναι η

διαδικασία που οδηγεί, με την αναγνώριση αξιών και τη διασαφήνιση εννοιών, στην

ανάπτυξη των ικανοτήτων και των στάσεων που είναι απαραίτητες για την

κατανόηση και την εκτίμηση της συσχέτισης ανθρώπου, πολιτισμού και βιοφυσικού

περιβάλλοντος. Η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση συνεπάγεται, επίσης, άσκηση στη

διαδικασία λήψης αποφάσεων και τη διαμόρφωση ενός κώδικα συμπεριφοράς του

κάθε ατόμου ξεχωριστά γύρω από τα προβλήματα που αφορούν την ποιότητα του

περιβάλλοντος» (Φλογαΐτη,1998).

Ο πλέον αποδεκτός και ταυτόχρονα διαδεδομένος ορισμός της Π.Ε.

θεωρείται αυτός που δόθηκε από την UNESCO το 1977, στην Τιφλίδα της πρώην

Σοβιετικής Ένωσης (Γεωργία). Ο ορισμός αυτός στον οποίο διευκρινίζονται οι

έννοιες, οι στόχοι και οι αρχές της Π.Ε. είναι ο εξής: «Η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση

προωθεί την ανάπτυξη σαφούς αντίληψης και ενδιαφέροντος για την οικονομική,

κοινωνική, πολιτική και οικολογική αλληλεξάρτηση σε αστικές και αγροτικές

122

περιοχές. Παρέχει σε κάθε άτομο δυνατότητα απόκτησης γνώσεων, αξιών, στάσεων,

αφοσίωσης και δεξιοτήτων που χρειάζονται για να προστατεύσει και να

καλυτερεύσει το περιβάλλον. Συμβάλλει στη δημιουργία νέων προτύπων

συμπεριφοράς, ατόμων, ομάδων, κοινωνιών προς το περιβάλλον» (Καλαϊτζίδης Δ,

Ουζούνης Κ., 1999).

Από αυτούς τους ορισμούς γίνεται αντιληπτό οτι η Π.Ε. είναι μια διαδικασία που

αποτελεί το κύριο μέσο για την απόκτηση στάσεων και συμπεριφοράς μέσω της

διαμόρφωσης ενός νέου περιβαλλοντικού ήθους. Για την επίτευξη αυτή απαιτείται

η ενεργοποίηση του ατόμου, το οποίο πρέπει να παύσει να είναι απλός θεατής,

παθητικός δέκτης μηνυμάτων και κυρίως αδιάφορος χρήστης πόρων και προϊόντων.

1.2.Ιστορική αναδρομή

Ως όρος η Π.Ε. χρησιμοποιήθηκε αρχικά στην Αγγλία και πρόδρομος της θεωρείται ο Sir Patrick Geddes (1854-1932), ο οποίος ήταν βιολόγος, αρχιτέκτονας και εκπαιδευτικός. Ασχολήθηκε με θέματα προστασίας του περιβάλλοντος, καθώς και με την εξεύρεση τρόπων για την επίτευξη αυτού του σκοπού. Το 1949 ιδρύεται στο Παρίσι η Διεθνής Ένωση για τη Συντήρηση της Φύσης και των

Φυσικών Πόρων.

Στις αρχές του 1970 παρατηρείται έντονη κινητικότητα για την Π.Ε. μέσω των

ενεργειών διαφόρων οργανώσεων και διεθνών διασκέψεων, αλλά και στην Αγγλία

όπου διαμορφώνονται περιβαλλοντικές σπουδές , αστικές σπουδές, ενώ παράλληλα

προωθήθηκαν έντονα και οι δραστηριότητες εκτός σχολικού χώρου και διαδικασίες

μελέτης πεδίου όσον αφορά περιβαλλοντικά ζητήματα (Φύκαρης, 1998).

Ως βασικοί σταθμοί της Π.Ε., από το 1970 και μετά, μπορούν να αναφερθούν οι εξής:

1970: Συνάντηση της «Διεθνούς Ένωσης για την Προστασία της Φύσης» στις

ΗΠΑ, όπου διατυπώνεται για πρώτη φορά ορισμός για την Π.Ε., ο οποίος έκτοτε

είναι γενικά αποδεκτός. Η IUCN σήμερα έχει μετονομαστεί σε «Ένωση για την

Διατήρηση του Κόσμου».

1972: Συνδιάσκεψη των Ηνωμένων Εθνών για το ανθρώπινο περιβάλλον, στη

Στοκχόλμη, με ημερομηνία έναρξης της Συνδιάσκεψης την 5η

Ιουνίου, η οποία

έκτοτε εορτάζεται ως παγκόσμια ημέρα περιβάλλοντος. Για πρώτη φορά

αναγνωρίστηκε επίσημα, σε επίπεδο Κυβερνήσεων, η ανάγκη δράσης για την

προστασία του περιβάλλοντος, αλλά και η αναγκαιότητα της Π.Ε. Αποτέλεσμα της

συνδιάσκεψης ήταν η «Διακήρυξη για το περιβάλλον του ανθρώπου», η οποία

αποτελείται από 26 άρθρα και στην οποία αναγνωρίζεται ότι ο άνθρωπος, ως

δημιούργημα του περιβάλλοντος, έχει το δικαίωμα να ζεί σ’ ένα ποιοτικό

περιβάλλον, έχει όμως και την ευθύνη της προστασίας και της βελτίωσης του

123

περιβάλλοντος αυτού (Φύκαρης, 1998). Επίσης, θεσμοθετήθηκε και το Διεθνές

Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών για το Περιβάλλον, γνωστό ως UNEP (United

Nations for Environmental Programme).

1975: Η UNESCO (United Nations Educational Scientific Cultural Organisation)

σε συνεργασία με το UNEP, οργανώνουν διεθνή συνάντηση εργασίας για την Π.Ε.,

στο Βελιγράδι, όπου συγγράφεται η «Χάρτα του Βελιγραδίου». Αναφέρει γενικά ότι

πρέπει να βρεθεί τρόπος, ώστε να υπάρξει εγγύηση ότι κανένα έθνος δεν θα

αναπτυχθεί εις βάρος άλλου και κανένα άτομο δεν μπορεί να αυξήσει την

κατανάλωση αγαθών για λογαριασμό του εις βάρος άλλων ατόμων. Η

αναδιάρθρωση του εκπαιδευτικού συστήματος είναι βασική και οι κυβερνήσεις

μπορεί να θεσμοθετούν αλλαγές, αλλά δεν θα είναι παρά λύσεις βραχυπρόθεσμες,

αν δε δοθεί στην παγκόσμια νεολαία μια νέας ποιότητας εκπαίδευση.

1977: Γίνεται η πρώτη διακυβερνητική Διάσκεψη της UNESCO για Π.Ε., στην

Τιφλίδα, όπου διευκρινίζονται οι έννοιες, οι στόχοι, οι αρχές της Π.Ε. και

αναπτύσσονται στρατηγικές για την εφαρμογή της σε περιφερειακό, εθνικό και

διεθνές επίπεδο. Επίσης τονίστηκε ότι ορίζονται ως αποδέκτες της Π.Ε. όλες οι

κοινωνικές και επαγγελματικές ομάδες, οι οποίες οφείλουν να εκπαιδευτούν

κατάλληλα, ώστε να αφομοιώσουν την περιβαλλοντική διάσταση στις

επαγγελματικές τους δραστηριότητες. Για να επιτευχθεί αυτό απαιτούνται σωστός

εκπαιδευτικός σχεδιασμός, επαρκής εκπαίδευση και επιμόρφωση εκπαιδευτικών

και εκπαιδευτών (Φύκαρης, 1998).

1980: Συνεργασία μεταξύ των WWF (Παγκόσμιο Ταμείο για την Προστασία

της Φύσης), UNEP και IUCN η οποία καταλήγει στην έκδοση της «Στρατηγικής για

την Προστασία του Πλανήτη» (World Conservation Strategy). Πρόκειται για ένα

ντοκουμέντο το οποίο υπερασπίζει την έννοια της «βιώσιμης ανάπτυξης» και τονίζει

το ρόλο της εκπαίδευσης στην επίτευξη αυτής (Γεωργόπουλος Α., Τσαλίκη Ε., 1993).

1987: Διεθνές Συνέδριο της UNESCO/ UNEP στη Μόσχα για την

Περιβαλλοντική εκπαίδευση και Επιμόρφωση.

1987: Το 1987 κηρύσσεται ως «Ευρωπαϊκό Έτος Περιβάλλοντος».

1987: Σύσταση Διεθνούς Επιτροπής για το Περιβάλλον και την Ανάπτυξη.

Σύμφωνα με αυτή οι ανάγκες που έχει η ανθρωπότητα στο παρόν πρέπει να

αντιμετωπίζονται με τέτοιο τρόπο, ώστε και οι επόμενες γενιές να έχουν τους

πόρους και τα μέσα για να αντιμετωπίσουν τις δικές τους ανάγκες ύπαρξης

(Φύκαρης, 1998).

1988: Συνάντηση των υπουργών εκπαίδευσης των ευρωπαϊκών χωρών, στα

πλαίσια του Συμβουλίου της Ευρώπης, για την Π.Ε (Γεωργόπουλος Α., Τσαλίκη Ε.,

1993).

1990: Στα πλαίσια της προετοιμασίας για τη «Συνδιάσκεψη Κορυφής για τη

Γη» οργανώθηκε στο Bergen της Νορβηγίας η Ευρωπαίκή συνδιάσκεψη «Δράση για

ένα κοινό μέλλον», στην οποία συμμετείχαν κυβερνητικοί και μη κυβερνητικοί

οργανισμοί.

124

1991: Η IUCN, σε συνεργασία με την WWF και την UNEP, σε συνέχεια της

«Παγκόσμιας Στρατηγικής για το Περιβάλλον», δημοσιεύουν το «Φροντίζω τη Γη:

μια στρατηγική για ένα βιώσιμο τρόπο ζωής» (Caring for the earth: a strategy for a

suitable living) (Γεωργόπουλος Α., Τσαλίκη Ε., 1993).

1992: «Συνδιάσκεψη κορυφής για τη Γη» (Earth Summit),συνδιάσκεψη των

Ηνωμένων Εθνών για το περιβάλλον και την ανάπτυξη (UNCED) στο Rio de Janeiro

της Βραζιλίας.

1992: Παγκόσμιο Συνέδριο για την εκπαίδευση και την επικοινωνία πάνω

στο περιβάλλον και την ανάπτυξη, με την υποστήριξη των UNESCO, UNEP και ICC

(International Chamber of Commerce: Διεθνές Εμπορικό Επιμελητήριο). Στο

Συνέδριο αυτό που αποτέλεσε την πρώτη διεθνή διοργάνωση μετά τη

«Συνδιάσκεψη Κορυφής για τη Γη», στο Rio, συζητήθηκε το εκπαιδευτικό μέρος των

σχεδίων δράσης που τέθηκαν εκεί (Φύκαρης, 1998).

1997: Διεθνής Διάσκεψη "Περιβάλλον και Κοινωνία: Εκπαίδευση και

Ευαισθητοποίηση των Πολιτών για την Αειφορία" που οργανώθηκε από την

UNESCO και την Ελληνική Κυβέρνηση στη Θεσσαλονίκη. Τίθεται το θέμα του

επαναπροσδιορισμού της Π.Ε. και γίνεται η εισαγωγή της έννοιας της βιώσιμης

ανάπτυξης (Sustainable Development).

2002: Γίνεται στο Γιοχάνεσμπουργκ η Σύνοδος Κορυφής για την Αειφόρο

Ανάπτυξη (web 1).

1.3. Η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στην Ελλάδα

Στην Ελλάδα η Π.Ε. αναπτύχθηκε κυρίως για λόγους εναρμονισμού με τις διακηρύξεις και δραστηριότητες διεθνών οργανισμών. Aρχίζει το 1976, με τη συνεργασία του Υπουργείου Συντονισμού (Γραμματεία Εθνικού Συμβουλίου Χωροταξίας και Περιβάλλοντος), του Υπουργείου Παιδείας και του Κέντρου Εκπαιδευτικών Μελετών και Επιμόρφωσης (Κ.Ε.Μ.Ε.). Σήμερα, κύριοι εκφραστές της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στην Ελλάδα (τυπική και άτυπη εκπαίδευση) είναι το Υπουργείο Παιδείας (ΥΠ.Ε.Π.Θ.), το Υπουργείο Περιβάλλοντος Χωροταξίας και Δημοσίων Έργων (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε.) και ορισμένες περιβαλλοντικές μη κυβερνητικές οργανώσεις (ΜΚΟ). Η ιστορική εξέλιξη της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στην Ελλάδα περιλαμβάνει τις ακόλουθες περιόδους (Κουσούλας, 2000): Το 1976, στο πλαίσιο του Διεθνούς Προγράμματος για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση (IPEE), η Γραμματεία του Εθνικού Συμβουλίου Χωροταξίας και Περιβάλλοντος του Υπουργείου Συντονισμού συνεργάζεται με την αρμόδια Επιτροπή του Συμβουλίου της Ευρώπης. Το 1977, το Κέντρο Εκπαιδευτικών Μελετών και Επιμόρφωσης (Κ.Ε.Μ.Ε.), το σημερινό Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, αναλαμβάνει την ευθύνη προγραμματισμού της εισαγωγής της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στα σχολεία της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης (web 2).

125

Κατά την περίοδο 1977-1980, τα αποτελέσματα της συνεργασίας μεταξύ του Κ.Ε.Μ.Ε. και της Γραμματείας, συνέβαλαν καθοριστικά στη συνέχιση της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στην Ελλάδα. Την ίδια περίοδο πραγματοποιούνται προγράμματα σχετικά με το περιβάλλον στα πλαίσια των πολιτιστικών δραστηριοτήτων των σχολείων. Στην Αθήνα το 1980, πραγματοποιήθηκαν τα πρώτα σεμινάρια κατάρτισης στελεχών από επιμορφωτές του Συμβουλίου της Ευρώπης, από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών (Ε.Ι.Ε.) και τη Γραμματεία του Κ.Ε.Μ.Ε. Το σεμινάριο παρακολούθησαν 20 εκπαιδευτικοί. Τo 1981-1982 πραγματοποιείται η πρώτη συστηματική εφαρμογή της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. Τέσσερα σχολεία από την Αθήνα συμμετείχαν σε κοινό πρόγραμμα περιβαλλοντικής εκπαίδευσης του Συμβουλίου Ευρώπης με θέμα: «Προστασία των ακτών και της όχθης των ποταμών». Την περίοδο 1981-1984, αποστέλλονται για επιμόρφωση 20 εκπαιδευτικοί Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης σε Κέντρο Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στη Γαλλία. Την περίοδο 1983-1987 συγκροτούνται και λειτουργούν ομάδες εργασίας στο Κ.Ε.Μ.Ε. από εκπαιδευτικούς της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης, με τους ακόλουθους στόχους:

Μελέτη της εισαγωγής της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στη

Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση.

Προώθηση των συνεργασιών με άλλα Υπουργεία και με τη Γενική

Γραμματεία Νέας Γενιάς.

Αξιολόγηση των προγραμμάτων και επεξεργασία ερωτηματολογίων.

Υποβολή προτάσεων προς το ΥΠ.Ε.Π.Θ.

Ενθάρρυνση των εκπαιδευτικών.

Σύνδεση με διεθνείς οργανισμούς.

Επιμορφωτική δραστηριότητα και οργάνωση σεμιναρίων.

Στο ΥΠ.Ε.Π.Θ., στο Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. και στο Υπουργείο Γεωργίας λειτουργούν την περίοδο 1985-1986 γραφεία για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση. Το 1986 πραγματοποιείται στην Αθήνα σεμινάριο για την εξαγωγή συμπερασμάτων μετά το τέλος των εργασιών του Δικτύου των Ευρωπαϊκών Σχολείων. Επίσης κατά τη σχολική χρονιά 1987-1988 ορίζονται Υπεύθυνοι Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης σε είκοσι νομούς της χώρας, πειραματικά (Εγκ. Γ2/857/ 19-2-1987) και αυτός ο πειραματισμός οδήγησε σε σημαντικά αποτελέσματα και στηρίχτηκε στον τελικό ορισμό των Υπ. Π.Ε. σε όλη την Ελλάδα κάτι που άλλαξε ουσιαστικά την Π.Ε. στη χώρα μας (Καλαϊτζίδης Δ, Ουζούνης Κ., 1999). Το 1987, την προώθηση και διάδοση της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης αναλαμβάνουν οι Διευθύνσεις Σπουδών της Πρωτοβάθμιας και της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης του ΥΠ.Ε.Π.Θ. Την ίδια περίοδο συμμετέχει η Ελλάδα στο Ευρωπαϊκό Έτος Περιβάλλοντος. Η Ελλάδα συμμετέχει το 1988 στη συνάντηση των Υπουργών Παιδείας της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Το κοινό ψήφισμα και οι δεσμεύσεις από τη συνάντηση αυτή συνέβαλαν στην προώθηση του θεσμού της περιβαλλοντικής εκπαίδευσης στα κράτη-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

126

Το 1989 η Ελλάδα εκπροσωπείται στην Ομάδα Εργασίας για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση, που συγκροτήθηκε από τη Γενική Διεύθυνση Περιβάλλοντος της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου εκδίδεται από το ΥΠ.Ε.Π.Θ. φυλλάδιο με τίτλο: «Σχολείο και Περιβάλλον» που περιέχει βασικές πληροφορίες και στοιχεία για μια πρώτη προσπάθεια εφαρμογής προγραμμμάτων περιβαλλοντικής εκπαίδευσης από τους εκπαιδευτικούς. Επίσης η Ελλάδα συνδέεται με διεθνείς οργανισμούς σχετικούς με την περιβαλλοντική εκπαίδευση (Συμβούλιο της Ευρώπης, Ο.Ο.Σ.Α., U.N.E.S.C.O.). Η ουσιαστική είσοδος της περιβαλλοντικής εκπαίδευσης στην Ελλάδα γίνεται με το νόμο 1892/ 31-7-1990 (ΦΕΚ 101, τ. Α΄) και με την Υπουργική Απόφαση Γ 1/308/3-4391 (ΦΕΚ 223/ 12-4-1991, τ. Β’) (Καλαίτζίδης Δ, Ουζούνης Κ., 1999). Σύμφωνα με αυτό το νόμο ορίζεται ότι η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση αποτελεί τμήμα των προγραμμάτων των σχολείων της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης. Σκοπός της είναι να συνειδητοποιήσουν οι μαθητές τη σχέση του ανθρώπου με το φυσικό και κοινωνικό του περιβάλλον, να ευαισθητοποιηθούν για τα προβλήματα που συνδέονται με αυτό και να δραστηριοποιηθούν με ειδικά προγράμματα ώστε να συμβάλουν στη γενικότερη αντιμετώπισή τους. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1990 πραγματοποιούνται τα ακόλουθα : Το 1991 αρχίζει να λειτουργεί ο θεσμός των υπευθύνων Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης σε όλες τις Διευθύνσεις Πρωτοβάθμιας και Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης της χώρας, σύμφωνα με τον προαναφερόμενο νόμο. Το 1992 εκδίδεται εγχειρίδιο για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση από το ΥΠ.Ε.Π.Θ. Το ίδιο έτος εντάσσεται η επιμόρφωση των εκπαιδευτικών στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στα προγράμματα των Π.Ε.Κ. Το 1993:

♦ Ιδρύεται η Πανελλήνια Ένωση Εκπαιδευτικών για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση (Π.Ε.ΕΚ.Π.Ε.). ♦ Ιδρύεται το πρώτο Κέντρο Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στην Κλειτορία (Επαρχία Καλαβρύτων, Νομός Αχαΐας). ♦ Πραγματοποιείται Ελληνο-Γερμανικό Συμπόσιο για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στο Ρέθυμνο της Κρήτης.

Το 1995 ιδρύονται νέα Κέντρα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης στην Αργυρούπολη, στο Κορδελιό, στην Καστοριά, στην Κόνιτσα, στο Μουζάκι και στο Σουφλί (web 2). Την ίδια χρονιά πραγματοποιείται στην Αθήνα η Διεθνής Συνάντηση Εργασίας του Μεσογειακού Γραφείου Πληροφόρησης (Ελληνική Εταιρεία για την Προστασία του Περιβάλλοντος και της Πολιτιστικής Κληρονομιάς) σε συνεργασία με την UNESCO. Θέμα της συνάντησης ήταν ο επαναπροσδιορισμός της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης, με αναφορά στις έννοιες της «αειφορίας» και της «βιώσιμης ανάπτυξης». Το 1996 η Περιβαλλοντική Εκπαίδευση εξασφαλίζει χρηματοδοτικά μέσα όπως αυτό του Κοινοτικού Πλαισίου Στήριξης (Κ.Π.Σ.) και υλοποιεί διάφορα Ευρωπαϊκά προγράμματα, όπως προγράμματα μέσω του διαδικτύου, του Globe, του SEMEP, του Comenius, του ΕΠΕΛΕΚ, των περιβαλλοντικών οργανώσεων, των «Οικολογικών Σχολείων», των «Νέων Δημοσιογράφων για το Περιβάλλον» κ.ά. Το 1997 διοργανώνεται στη Θεσσαλονίκη η Διεθνής Διάσκεψη της UNESCO, με θέμα: «Περιβάλλον και Κοινωνία: Εκπαίδευση και Ευαισθητοποίηση των Πολιτών για την Αειφορία» (web 2).

127

Το 1998 πραγματοποιείται στην Αθήνα η Επιστημονική Συνάντηση για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση, με διοργανωτή την Π.Ε.ΕΚ.Π.Ε. Το 1999 πραγματοποιείται το Α’ Πανελλήνιο Συνέδριο της Π.Ε.ΕΚ.Π.Ε. στη Αθήνα, με θέμα: «Η Αξιολόγηση στην Περιβαλλοντική Εκπαίδευση». Το 2000 αυξάνεται ο αριθμός των Κέντρων Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης, τα οποία ανέρχονται πλέον σε 19, με τη συμβολή τους στην ανάπτυξη και διάδοση της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης να είναι καθοριστική. Σήμερα, τα Κέντρα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης διαθέτουν ιστοτόπους με πληροφορίες και εκπαιδευτικό υλικό για κάθε ενδιαφερόμενο (web 3). 1.4.Βασικές αρχές Π.Ε. Κατά το σχεδιασμό και την υλοποίηση των προγραμμάτων/δραστηριοτήτων Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης επιδιώκεται να τηρούνται οι κάτωθι αρχές:

Να θεωρεί το περιβάλλον στην ολότητα του, φυσικό και ανθρωπογενές (κοινωνικό, τεχνολογικό, οικονομικό, ιστορικο-πολιτισμικό, ηθικό, αισθητικό).

Να συνιστά μια διαρκή διαδικασία η οποία αρχίζει στην προσχολική ηλικία και συνεχίζεται σε όλη τη διάρκεια της ζωής του ανθρώπου μέσω της τυπικής και της άτυπης εκπαίδευσης.

Να υιοθετεί διεπιστημονικές προσεγγίσεις που να χρησιμοποιούν γνώσεις κάθε επιστημονικού τομέα κατά τρόπον ώστε να επιτυγχάνεται η ολοκληρωμένη και συνολική αντίληψη του περιβάλλοντος και των περιβαλλοντικών προβλημάτων.

Να εξετάζει τα κύρια περιβαλλοντικά θέματα υπό μία οπτική τοπική, εθνική, περιφερειακή και διεθνή, ώστε οι εκπαιδευόμενοι να λαμβάνουν γνώση των περιβαλλοντικών συνθηκών που υφίστανται σε άλλες γεωγραφικές περιφέρειες.

Να επικεντρώνεται στις σύγχρονες και μελλοντικές καταστάσεις του περιβάλλοντος λαμβάνοντας υπόψη την ιστορική τους διάσταση.

Να εμμένει στην αξία και τις αναγκαιότητες της συνεργασίας σε τοπικό, εθνικό και διεθνές επίπεδο με στόχους την αποτροπή και την επίλυση των περιβαλλοντικών προβλημάτων.

Να μελετά συστηματικά τις περιβαλλοντικές πλευρές της βιομηχανικής και οικονομικής ανάπτυξης.

Να επιτυγχάνει τη συμμετοχή των εκπαιδευομένων στον προγραμματισμό της μαθησιακής διαδικασίας και να τους δίνει τη δυνατότητα να λαμβάνουν αποφάσεις και να δέχονται τις συνέπειες.

Να απευθύνεται σε όλες τις ηλικίες συσχετίζοντας την ευαισθητοποίηση για το περιβάλλον, τη γνώση, τις ικανότητες για επίλυση προβλημάτων και την αποσαφήνιση αξιών, επιδιώκοντας ιδιαίτερα την ευαισθητοποίηση των νεοτέρων στα περιβαλλοντικά προβλήματα του άμεσου περιβάλλοντος τους.

Να βοηθά τους εκπαιδευόμενους στον προσδιορισμό των συμπτωμάτων και των πραγματικών αιτίων των περιβαλλοντικών προβλημάτων.

Να τονίζει την πολυπλοκότητα των περιβαλλοντικών προβλημάτων και συνεπώς την ανάγκη ανάπτυξης κριτικού πνεύματος και των απαραίτητων ικανοτήτων για την επίλυση των προβλημάτων.

128

Να χρησιμοποιεί διάφορους εκπαιδευτικούς χώρους και μεγάλη ποικιλία μεθόδων για την παροχή και την απόκτηση γνώσεων σχετικά με το περιβάλλον, επιμένοντας ιδιαίτερα στις πρακτικές δραστηριότητες και στις προσωπικές εμπειρίες (Φλογαΐτη, 1998, Φύκαρης, 1998).

Σήμερα η Εκπαίδευση για την Αειφόρο Ανάπτυξη θεωρείται ότι αποτελεί ένα στάδιο στην εξελικτική πορεία της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης. Καθώς το όνομα και το περιεχόμενο της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης εξελίσσεται για να ενσωματώσει την πιο διευρυμένη οπτική της αειφόρου ανάπτυξης, νέα στοιχεία έρχονται να επικαιροποιήσουν τις αρχές και τα χαρακτηριστικά του πεδίου. Σύμφωνα με το Σχέδιο Υλοποίησης της Δεκαετία της Εκπαίδευσης για την Αειφόρο Ανάπτυξη (2005-2015) που έχει κηρύξει η UNESCO (2005), οι αρχές και τα χαρακτηριστικά της Εκπαίδευσης για την Αειφόρο Ανάπτυξη διαμορφώνονται ως εξής:

Αρχές της Εκπαίδευσης για την Αειφόρο Ανάπτυξη:

Αναγνωρίζει την ποικιλότητα: το πλούσιο ψηφιδωτό της ανθρώπινης εμπειρίας στα πολλαπλά φυσικά και κοινωνικο-πολιτιστικά πλαίσια του κόσμου.

Αναπτύσσεται μέσα στο σεβασμό και την ανεκτικότητα της διαφορετικότητας: η επαφή με το διαφορετικό εμπλουτίζει, προκαλεί και παρακινεί.

Αναγνωρίζει αξίες σε ανοιχτό διάλογο και δεσμεύεται να διατηρήσει το διάλογο αυτό.

Προβάλλει τις αξίες του σεβασμού και της αξιοπρέπειας που θεμελιώνουν την αειφόρο ανάπτυξη στην προσωπική και επαγγελματική ζωή.

Χτίζει την ανθρώπινη ικανότητα σε όλες τις όψεις της αειφόρου ανάπτυξης. Χρησιμοποιεί την τοπική (indigenous) γνώση γύρω από τη χλωρίδα και την

πανίδα, καθώς και τις αειφόρες γεωργικές πρακτικές, τη χρήση νερού κ.λπ. Καλλιεργεί την υποστήριξη πρακτικών και παραδόσεων, οι οποίες

συμβάλλουν στην αειφορία, όπως ο περιορισμός της υπερβολικής εγκατάλειψης της υπαίθρου.

Αναγνωρίζει και εργάζεται με τις διαφορετικές πολιτιστικές προσεγγίσεις της φύσης, της κοινωνίας και του κόσμου, τις οποίες ούτε αγνοεί ούτε θέλει να καταστρέψει, εσκεμμένα ή όχι, στο όνομα της ανάπτυξης.

Χρησιμοποιεί τοπικά μοντέλα επικοινωνίας, όπως για παράδειγμα τη χρήση και ανάπτυξη των τοπικών γλωσσών, ως φορείς αλληλεπίδρασης και πολιτιστικής ταυτότητας (Φλογαΐτη, 2006).

Χαρακτηριστικά της Εκπαίδευσης για την Αειφόρο Ανάπτυξη:

Διεπιστημονικότητα και ολιστικότητα: Η μάθηση για την αειφόρο ανάπτυξη διαπνέει όλο το αναλυτικό πρόγραμμα και δεν είναι ένα ξεχωριστό αντικείμενο.

Προσανατολισμός στις αξίες: Είναι σημαντικό οι κοινές αξίες και αρχές που θεμελιώνουν την αειφόρο ανάπτυξη να γίνονται ξεκάθαρες, ώστε να

129

μπορούν να εξεταστούν, να συζητηθούν, να δοκιμαστούν και να εφαρμοστούν.

Κριτική σκέψη και επίλυση προβλήματος: Να δημιουργεί αυτοπεποίθηση εξετάζοντας τα διλήμματα και τις προκλήσεις της αειφόρου ανάπτυξης.

Πολλαπλές μέθοδοι: λέξη, τέχνη, δράμα, συζήτηση, εμπειρία και άλλες διαφορετικές παιδαγωγικές στρατηγικές που διαμορφώνουν τις διαδικασίες. Η μάθηση δεν βασίζεται μόνο στη μετάδοση της γνώσης, αλλά σε μια προσέγγιση όπου εκπαιδευτικοί και μαθητές εργάζονται από κοινού για να την αποκτήσουν και παίζουν ενεργό ρόλο στη διαμόρφωση του περιβάλλοντος των εκπαιδευτικών τους θεσμών.

Συμμετοχική λήψη αποφάσεων: Οι εκπαιδευόμενοι συμμετέχουν στις αποφάσεις σχετικά με το πώς πρέπει να μάθουν.

Δυνατότητα εφαρμογής: Οι προσφερόμενες μαθησιακές εμπειρίες εντάσσονται στην καθημερινή προσωπική και επαγγελματική ζωή.

Τοπικά επικεντρωμένη: Εξετάζει τόσο τοπικά όσο και παγκόσμια ζητήματα και χρησιμοποιεί τη γλώσσα που χρησιμοποιούν συνήθως οι εκπαιδευόμενοι. Οι έννοιες της αειφορίας πρέπει να εκφράζονται με ιδιαίτερη προσοχή στις διάφορες γλώσσες, καθώς κάθε πολιτισμός λέει τα πράγματα με τον δικό του τρόπο και κάθε γλώσσα έχει τους δικούς της δημιουργικούς τρόπους για να εκφράσει νέες έννοιες (Λιαράκου, Φλογαΐτη, 2007).

1.5.Σκοπός της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης

Σύμφωνα με το Ν.1892/90 και τις αντίστοιχες Εγκυκλίους, η Περιβαλλοντική

Εκπαίδευση αποτελεί τμήμα των προγραμμάτων των σχολείων της Πρωτοβάθμιας

και Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης. Σκοπός της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης είναι:

Να συνδράμει στη σαφή κατανόηση της ύπαρξης και της σπουδαιότητας της

οικονομικής, κοινωνικής, πολιτικής και οικολογικής αλληλεξάρτησης, τόσο στις αστικές όσο και στις αγροτικές περιοχές.

Να δώσει σε κάθε πολίτη τη δυνατότητα να αποκτήσει τις γνώσεις, την

έννοια των αξιών, τις στάσεις, το ενεργό ενδιαφέρον και τις απαραίτητες ικανότητες, που είναι απαραίτητες για να προστατεύσει και να βελτιώσει το περιβάλλον.

Να εμπνεύσει νέα πρότυπα συμπεριφοράς των ατόμων, ομάδων και της

κοινωνίας συνολικά, προς το περιβάλλον (Καλαϊτζίδης, Ουζούνης, 1999).

130

1.6.Στόχοι Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης Κάποιες κατηγορίες στόχων διατυπώθηκαν στη «Χάρτα του Βελιγραδίου», το 1975 και επιβεβαιώθηκαν αργότερα στη Διάσκεψη της Τιφλίδας, το 1977. Σύμφωνα με αυτές οι στόχοι της Π.Ε. είναι να βοηθήσει άτομα και κοινωνικές ομάδες:

να αποκτήσουν επίγνωση και ευαισθησία για το συνολικό περιβάλλον, τις αιτίες που το προσβάλλουν αλλά και των συνεπειών αυτής της προσβολής.

Να διαμορφώσουν στάσεις, αξίες και αυναισθήματα ενδιαφέροντοας προς το περιβάλλον και να ενεργοποιηθούν για τη βελτίωση και τη προστασία του.

Να αναπτύξουν δεξιότητες για την προσέγγιαση των περιβαλλοντικών ζητημάτων.

Να αναπτύξουν ικανότητες αξιολόγησης, των εκάστοτε λαμβανομένων περιβαλλοντικών μέτρων και των εκπαιδευτικών προγραμμάτων Π.Ε. και να προτείνουν λύσεις.

Να αποκτήσουν αίσθηση ευθύνης, έτσι ώστε να διασφαλίζεται η δυνατότητα ενεργού συμμετοχής, σε όλα τα επίπεδα, προς την κατεύθυνση επίλυσης των περιβαλλοντικών προβλημάτων, αρχής γενομένης από το τοπικό- άμεσο περιβάλλον τους αλλά και επέκτασης στη συνέχεια και στο έμμεσο- ευρύτερο περιβάλλον (Φύκαρης, 1998).

2. Πρόγραμμα Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης «Ατμοσφαιρική Ρύπανση»

Η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι ένα οικολογικό πρόβλημα παγκοσμίων διαστάσεων, με σοβαρές επιπτώσεις στο περιβάλλον και τον άνθρωπο, το οποίο όμως ο άνθρωπος μπορεί να περιορίσει με δικές του παρεμβάσεις, συλλογικές αλλά και ατομικές. Για να συμβάλλουμε προς αυτή την κατεύθυνση αποφασίστηκε η υλοποίηση ενός προγράμματος Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης για μαθητές της Γ΄Τάξης Ενιαίου Λυκείου, με τίτλο «Ατμοσφαιρική Ρύπανση». Το πρόγραμμα θα αναλύει και θα περιλαμβάνει δραστηριότητες για το Φωτοχημικό Νέφος και την Όξινη Βροχή. 2.1.Κριτήρια επιλογής θέματος

Το θέμα προέρχεται από το αναλυτικό πρόγραμμα της Γ΄Τάξης Ενιαίου Λυκείου και συγκεκριμένα από το μάθημα της Βιολογίας Γενικής Παιδείας και την ενότητα «Άνθρωπος και Περιβάλλον», όπως αναλύεται στο ΦΕΚ 366/13-4-1999.

Η διάχυση περιβαλλοντικών εννοιών, προβλημάτων και προτάσεων σχετικών με το θέμα στα μαθήματα του αναλυτικού προγράμματος αποτελεί καλή βάση για την αξιοποίηση του εκπαιδευτικού υλικού του προγράμματος αυτού.

Η διάχυση της περιβαλλοντικής διάστασης θα έχει ουσιαστικότερα αποτελέσματα με τον εμπλουτισμό κάποιων ενοτήτων με δραστηριότητες από τους μαθητές και τη δυνατότητα προβληματισμού και ενημέρωσης από τους ίδιους.

131

Τα προβλήματα που προκαλεί η ατμοσφαιρική ρύπανση αποτελούν μια από τις σπουδαιότερες δέσμες οικολογικών ζητημάτων για τον άνθρωπο.

Αποτελεί πρόσφορο πεδίο εκπαίδευσης για τη διαμόρφωση κατάλληλων στάσεων και συμεριφορών με στόχο την αποτελεσματικότερη προώθηση και ενίσχυση πολιτικών σχετικών με το περιβάλλον και την αειφορία.

Αποτελεί καθημερινό αντικείμενο προβληματισμού και αναφοράς στο επιστημονικό, οικονομικό και κοινωνικό πεδίο. Πληθώρα πληροφοριών για το θέμα αυτό είναι διαθέσιμη στα ΜΜΕ και εύκολα προσβάσιμη στο διαδίκτυο και ως εκ τούτου παρουσιάζει μεγαλύτερο ενδιαφέρον και προσεγγίζεται ευκολότερα από τους μαθητές.

2.3.Σκοπός Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η συγκέντρωση και παράθεση του θεωρητικού εκπαιδευτικού υλικού που είναι απαραίτητο για την κατανόηση του θέματος του προγράμματος και η ανάπτυξη δραστηριοτήτων σε τρεις άξονες: «γύρω» (γνωστική συνιστώσα, το περιβάλλον θεωρείται αντικείμενο μάθησης), «μέσα» (συναισθηματική συνιστώσα, το περιβάλλον θεωρείται ως μέσο, πεδίο και πηγή μάθησης) και «για» (κοινωνική και πολιτική συνιστώσα, το περιβάλλον θεωρείται σκοπός) το περιβάλλον. 2.3.Στόχοι (γενικοί) 2.3.1.Γνωστικοί

Συμπλήρωση των γνώσεων των μαθητών σε θέματα Βιολογίας.

Να κατανοούν και να περιγράφουν οι μαθητές τον μηχανισμό συσσώρευσης

των ατμοσφαιρικών ρύπων στο περιβάλλον.

Να κατανοούν και να αιτιολογούν οι μαθητές τις συνέπειες της

συσσώρευσης των ατμοσφαιρικών ρύπων στο περιβάλλον.

Να κατανοουν οι μαθητές τον διασυνοριακό χαρακτήρα του προβλήματος.

Να ασκηθούν και να εφαρμόζουν οι μαθητές μεθόδους και τεχνικές

μετρήσεων σχετικά με την ατμοσφαιρική ρύπανση.

Να υπάρξει σύνδεση με άλλες επιστήμες και τομείς, όπως η χημεία, η

μετεωρολογία και η τέχνη.

Να καλλιεργήσουν οι μαθητές τις απαιτούμενες δεξιότητες για την

αναγνώριση και επίλυση του προβλήματος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης

στη βάση της αειφόρου ανάπτυξης.

132

2.3.2.Συναισθηματικοί

Να συνειδητοποιήσουν οι μαθητές την ύπαρξη της ατμοσφαιρικής

ρύπανσης.

Να προβληματιστούν για τις αιτίες πρόκλησης ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Να δημιουργηθούν νέα πρότυπα συμπεριφοράς, τρόπου ζωής και

κατανάλωσης στους μαθητές για το περιβάλλον και την αειφορία.

Να διαμορφώσει κίνητρα και αίσθημα προσωπικής δέσμευσης για την

ενεργό ατομική και συλλογική δραστηριοποίηση των μαθητών για την

προστασία του περιβάλλοντος και την αειφόρο ανάπτυξη.

Να ευαισθητοποιηθούν οι μαθητές σε θέματα περιβαλλοντικής

εκπαίδευσης.

2.3.3.Ψυχοκινητικοί

Να οργανώσουν οι μαθητές έρευνα μεταξύ των συμμαθητών τους για να

διερευνήσουν γνώσεις, στάσεις και συμπεριφορές σε θέματα ατμοσφαιρικής

ρύπανσης.

Να οργανώσουν οι μαθητές δραστηριότητες για να αναδείξουν το θέμα της

ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Να οργανώσουν οι μαθητές δραστηριότητες για να ενημερώσουν τον

κοινωνικό τους περίγυρο για τις διαπιστώσεις τους στο θέμα της

ατμοσφαιρικής ρύπανσης και να ευαισθητοποιήσουν για την επίλυση των

προβλημάτων που προκαλεί.

2.4.Μεθοδολογικές προσεγγίσεις Οι μεθοδολογικές προσεγγίσεις, οι οποίες προτείνονται, μπορεί να εφαρμοστούν ανάλογα με το θέμα/πρόβλημα του προγράμματος. Τα βασικά μεθοδολογικά εργαλεία της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης είναι το σχέδιο εργασίας και η επίλυση προβλήματος, τα οποία απορρέουν από τη Γενική Διδακτική και μπορούν να συνδυαστούν με άλλες ειδικότερες στρατηγικές. α. Σχέδιο Εργασίας Η ανάπτυξη και υλοποίηση ενός σχεδίου εργασίας ακολουθεί σε γενικές γραμμές την εξής πορεία : Επιλογή του θέματος - Καθορισμός στόχων - Σχεδιασμός της εργασίας και συγκρότηση ολιγομελών ομάδων - Ανάθεση και υλοποίηση των εργασιών σε ατομικό και ομαδικό επίπεδο - Συζήτηση αποτελεσμάτων και προγραμματισμός λήψης μέτρων -Παρουσίαση – Αξιολόγηση β. Επίλυση προβλήματος

Στην εφαρμογή της επίλυσης προβλήματος ακολουθούνται σε γενικές γραμμές τα παρακάτω: Εντοπισμός και διερεύνηση του προβλήματος/ζητήματος - Καθορισμός στόχων για την επίλυση ή συμμετοχή στην επίλυση του προβλήματος - Διερεύνηση εναλλακτικών λύσεων - Σύνταξη κριτηρίων για την επιλογή της πιθανής/ρεαλιστικής λύσης ή λύσεων - Επιλογή της κατάλληλης λύσης ή λύσεων

133

σύμφωνα με τις αρχές της αειφορίας - Συγκρότηση σχεδίου δράσης - Υλοποίηση της δράσης - Αξιολόγηση και επανατροφοδότηση της διαδικασίας. γ. Μελέτη πεδίου Η μελέτη πεδίου οργανώνεται σε τέσσερα στάδια :

1ο

Προετοιμασία εκπαιδευτικού: Προπαρασκευαστική επίσκεψη και εξοικείωση με το αντικείμενο μελέτης, αντιμετώπιση τυπικών διαδικασιών.

2ο

Προετοιμασία μαθητών: Διατύπωση στόχων, οργάνωση δραστηριοτήτων που θα αναπτυχθούν, άντληση στοιχείων από πηγές πληροφόρησης.

3ο

Εργασία στο πεδίο: Χωρισμός των μαθητών σε ομάδες, οι οποίοι αναλαμβάνουν να υλοποιήσουν τις συγκεκριμένες δραστηριότητες : Παρατήρηση, καταγραφή στοιχείων, φωτογράφηση, δειγματοληψία, εφόσον το υλικό δεν είναι σπάνιο.

4ο

Εργασία στην τάξη: Εκτέλεση πειραμάτων για την επαλήθευση ή απόρριψη υποθέσεων και στοιχείων, σύνθεση των στοιχείων, κοινοποίηση των αποτελεσμάτων. Οι παραπάνω μεθοδολογικές προσεγγίσεις πλαισιώνονται επίσης με ποικίλες διδακτικές στρατηγικές και διδακτικά εργαλεία, όπως: Ανίχνευση και τροποποίηση των εναλλακτικών ιδεών των μαθητών Μέθοδος έρευνας με υποβολή ερωτήσεων Πειραματική μέθοδος Ανάλυση και μελέτη μιας χαρακτηριστικής περίπτωσης Δραστηριότητες και παιχνίδια προσομοίωσης Πνευματική διέγερση Αντιπαράθεση απόψεων- Επιχειρηματολογία Ανάδραση Παιχνίδι ρόλων- εκπαιδευτικό δράμα Κατασκευή εννοιολογικού χάρτη / χάρτη ιδεών Συγκεντρωτικός πίνακας Καταιγισμός ιδεών Ομαδική συζήτηση και διάλογος Δημιουργία μουσειοσκευής Εργαλεία των ΤΠΕ (δημιουργία αφίσας, κειμένων, κλπ.) Για την υλοποίηση του προγράμματος θα ακολουθηθεί η μέθοδος project (σχέδιο εργασίας) μεγάλης διάρκειας. Με βάση το περιεχόμενό του θα είναι σχέδιο επίδειξης (demonstration project) και ερευνητικό (research project) και με βάση τη δομή του ανοικτό, δομημένο και ημιδομημένο. Οι μαθητές θα χωριστούν σε ομάδες των 4-5 ατόμων και θα ακολουθήσουν τη μέθοδο της συνεργατικής διερεύνησης. 2.5. Δομή δραστηριοτήτων.

Σε αυτό το κεφάλαιο περιλαμβάνονται σχέδια δραστηριοτήτων που υλοποιούνται στη σχολική τάξη. Όλες οι δραστηριότητες έχουν την ίδια δομή : στόχοι, σκεύη / υλικά, πορεία εργασίας και φύλλο εργασίας.

134

Έχουν ως κύριο στόχο την εξοικείωση εκπαιδευόμενων με τον προγραμματισμό, το σχεδιασμό και την πραγματοποίηση περιβαλλοντικών δραστηριοτήτων κατά τη διάρκεια της σχολικής χρονιάς, χωρίς να είναι απαραίτητη (αλλά και χωρίς να αποκλείει) η επιτόπου μετάβαση και μελέτη στους περιβαλ-λοντικά επιβαρυμένους τόπους. Στην πορεία εργασίας περιγράφονται με σαφήνεια και ακρίβεια όλα τα διακριτά βήματα - στάδια της πορείας εκτέλεσης της δραστηριότητας. Αυτό δημιουργεί μια σχετική ευελιξία στο χρονικό προγραμματισμό.

Στην περίπτωση αυτή δε θα πρέπει ο σχεδιασμός του προγράμματος να παραμείνει στις δραστηριότητες που βρίσκονται στις αντίστοιχες θεματικές ενότητες του υλικού αλλά να υπάρξει μια ώσμωση κατάλληλων δραστηριοτήτων και από άλλες θεματικές ενότητες (στο πλαίσιο της διερεύνησης του αντίστοιχου θέματος) που θα προκύψουν με απαντήσεις σε καίρια ερωτήματα όπως π.χ. Γιατί να χρησιμοποιήσουμε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και όχι ορυκτά καύσιμα; Θα καλύψουν τις ενεργειακές μας ανάγκες οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Γιατί θα πρέπει να κάνουμε εξοικονόμηση ενέργειας; Με ποιους τρόπους μπορούμε προσωπικά να συμβάλουμε στην ύφεση και αποτροπή των ατμοσφαιρικών παγκόσμιων προβλημάτων; κ.λπ.

Το φύλλο εργασίας το οποίο πρέπει να αναγνωσθεί από το μαθητή πριν

αρχίσει τη συμπλήρωσή του, έρχεται κατά περίπτωση να οργανώσει παρατηρήσεις, να οδηγήσει σε συμπεράσματα, να ενισχύσει την αποκτηθείσα γνώση διευρύνοντάς την και σε άλλες γνωστικές περιοχές, να διασυνδέσει γνωστικές περιοχές, να διαμορφώσει θετικές στάσεις και να οδηγήσει σε ανάληψη δράσης για το πε-ριβάλλον και την αειφορία.

Στην περίπτωση όπου γίνεται μελέτη ενός από τα ατμοσφαιρικά προβλήματα πχ όταν ο εκπαιδευτικός πραγματεύεται την όξινη βροχή θα πρέπει να γίνει αναφορά :

α) στην ανάγκη παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές επιλέγοντας δραστηριότητες που συμβάλουν στη διαμόρφωση στάσεων, νέου τρόπου ζωής και καταναλωτικής συμπεριφοράς,

β) στην ανάγκη εξοικονόμησης ενέργειας με υλοποίηση τουλάχιστον μιας δραστηριότητας που πραγματεύεται την εξοικονόμηση ενέργειας στην καθημερινότητά μας από μεταφορές, θέρμανση και χρήση ηλεκτρικών συσκευών.

Η διδακτική ανάπτυξη των σχεδίων είναι ίδια για όλα τα θέματα και

απευθύνεται σε μαθητές Β Γενικού Λυκείου και συγκεκριμένα στο μάθημα «Αρχές Περιβαλλοντικών Επιστημών». Η θεματολογία των περιβαλλοντικών δραστηριοτήτων έχει άμεση σχέση με τα ζητήματα που αναπτύχθηκαν στα προηγούμενα κεφάλαια και αποσκοπεί τόσο στην κοινωνική και περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση των μαθητών όσο και στην εξοικείωσή τους με τη φύση του περιβαλλοντικού προβλήματος και με τον επιστημονικό τρόπο προσέγγισης της λύσης που προτείνεται.

Στη βαθμίδα του Λυκείου το εκπαιδευτικό υλικό μπορεί να αξιοποιηθεί για τη διεύρυνση και προέκταση των εφαρμογών του γνωστικού αντικειμένου των μαθημάτων του αναλυτικού προγράμματος που απευθύνεται καθώς και τον εμπλουτισμό του περιεχομένου τους με δραστηριότητες που εισάγουν την

135

εκπαιδευτική διάσταση για το περιβάλλον και την αειφόρο ανάπτυξη (πολυεπιστημονικό μοντέλο) όπως ενδεικτικά φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.

Μάθημα Γνωστική περιοχή Εκπαιδευτική διάσταση για το

περιβάλλον και την αειφόρο

ανάπτυξη

Φυσική, Πυκνότητα.

Ειδικό βάρος.

Μεταφορά αέριων ρύπων.

Φαινόμενο θερμοκρασιακής

αναστροφής.

Διαστολή υγρών. Ανύψωση της στάθμης των

ωκεανών (φαινόμενο

θερμοκηπίου).

Αλλαγές φυσικής κατάστασης

ενός σώματος.

Ο κύκλος του νερού στη φύση.

Συνέπειες του φαινομένου του

θερμοκηπίου (ανύψωση της

στάθμης των ωκεανών).

Θερμότητα και ρεύματα

μεταφοράς.

Δημιουργία τοπικών ανέμων. Διάχυση και μεταφορά αέριων

ρυπαντών.

Θερμοδυναμική.

Θερμοδυναμικοί κύκλοι των

μηχανών, μηχανές εσωτερικής

καύσης

Αποτελέσματα της ενέργειας

του φωτός. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Χημεία Κατάλυση Καταλύτες αυτοκινήτων.

Νόμοι των αερίων, Ιδανικά

αέρια

Μονάδες μέτρησης, μοντέλα πρόβλεψης ατμοσφαιρικής

ρύπανσης.

Χρονοδιάγραμμα Το πρόγραμμα θα διαρκέσει από 6 μήνες ως 9 μήνες . Οι συνεδρίες θα γίνονται μία

φορά εβδομαδιαίως και θα έχουν διάρκεια 2 ώρες. Η συμμετοχή των μαθητών στο

136

πρόγραμμα είναι εθελοντική και ο μέγιστος αριθμός συμμετεχόντων είναι 30

μαθητές.

ΘΕΜΑ PROJECT μακράς διάρκειας (εξάμηνης): Η Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Οι διαθεματικές δραστηριότητες που απαρτίζουν το PROJEKT αυτό προτείνονται για

να κατανοήσουν οι μαθητές το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Με την υλοποίηση των δραστηριοτήτων οι μαθητές θα μπορούν:

να εντοπίζουν τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες οι οποίες δημιουργούν την ατμοσφαιρική ρύπανση,

να καταγράφουν τους ατμοσφαιρικούς ρύπους,

να προβληματιστούν για τις επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο γήινο οικοσύστημα,

να πληροφορηθούν για τις επιπτώσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην ανθρώπινη υγεία,

να προτείνουν μέτρα μείωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Η ατμοσφαιρική ρύπανση αποτελεί σήμερα απειλή για όλο τον πλανήτη. Ο εκπαιδευτικός συζητά το γεγονός ότι ο περιορισμός της απαιτεί υψηλό κόστος και τονίζει τις δυσκολίες επίτευξης συντονισμού των διαφόρων φορέων που ευθύνονται για την αντιμετώπισή της. Η ρεαλιστική και ουσιαστική αντιμετώπιση ενός τόσο σύνθετου και σοβαρού ζητήματος όπως είναι η ατμοσφαιρική ρύπανση, απαιτεί τη λήψη ριζοσπαστικών μέτρων που θα δημιουργήσουν διαφορετικές συνθήκες εργασίας και διαφορετικό τρόπο διαβίωσης κυρίως στις πόλεις με μεγάλο πληθυσμό.

Να κατανοούν πως οι αντιδράσεις καύσεις συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου

Να αναγνωρίζουν τα θερμοκηπικά αέρια και να διακρίνουν τις δραστηριότητες που συμβάλλουν στην μείωσή τους.

Να κατανοούν την αναγκαιότητα χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς και την ανάγκη εξοικονόμησης ενέργειας (από λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης, από συσκευές σε κατάσταση αναμονής, από αγορά ηλεκτρικών συσκευών - ετικέτα ενεργειακής κατανάλωσης, από διαρροές της θερμότητας).

Να αντιληφθούν πως το αυτοκίνητο αποτελεί τον κύριο ρυπαντή του πλανήτη.

Η υλοποίηση της πρώτης δραστηριότητας στοχεύει να εξοικειώσει τους μαθητές με

τις καθημερινές ανθρώπινες δραστηριότητες οι οποίες είναι πηγές παραγωγής

ατμοσφαιρικών ρύπων και να τους οδηγήσει σε προβληματισμούς σχετικούς με έναν

άλλο τρόπο διαβίωσης λιγότερο ρυπογόνο.

137

ΜΕΡΟΣ 1ο : ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ

1η Δραστηριότητα: Η ατμοσφαιρική ρύπανση μειώνει την ορατότητα.

Διάρκεια: 2 ώρες Στόχοι

1. Να ασκηθούν στην χρήση χάρτη.

2. Να αποκτήσουν την ικανότητα να εργάζονται σε κλίμακα.

3. Να αποκτήσουν ένα μέτρο ποσοτικής εκτίμησης της ατμοσφαιρικής

ρύπανσης.

4. Να κατανοήσουν ότι οι ατμοσφαιρικοί ρύποι μεταβάλλουν τη σύστασή

τους ανάλογα με την εποχή του χρόνου, ακόμα και κατά τη διάρκεια του

24/ωρου.

5. Να συσχετίσουν τη μεταβολή της ορατότητας λόγω ατμοσφαιρικών

ρύπων με τις καιρικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή.

Σκεύη / Υλικά :

1. Χάρτη της περιοχής. 2. Φωτογραφική μηχανή. 3. Ρολόι.

4. Σημειωματάριο.

Πορεία εργασίας:

1. Στο χάρτη της πόλης σημείωσε τη θέση του σχολείου σου.

2. Με κέντρο το σχολείο σου χάραξε ομόκεντρους κύκλους πάνω στο χάρτη. Ο κάθε κύκλος να έχει τέτοια ακτίνα που να αντιπροσωπεύει 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10 Km στην πραγματικότητα.

3. Επάνω σε κάθε κύκλο ή πολύ κοντά σε αυτόν εντόπισε ένα χαρακτηριστικό

υψηλό σημείο που να έχεις οπτική επαφή από την ταράτσα του σχολείου σου. Π.χ. καμπαναριό εκκλησίας, εμπορικό κέντρο, καμινάδα εργοστασίου, ψηλό δέντρο, κλπ.

4. Με βάση την παρακάτω κλίμακα από την ταράτσα του σχολείου σου

χαρακτήρισε την ορατότητα στην πόλη.

138

Απόσταση που φαίνεται καθαρά το χαρακτηριστικό σημείο (Km)

Χαρακτηρισμός ορατότητας

10 Εξαιρετικά καλή

8 Πολύ καλή

6 Καλή

4 Μέτρια

2 Κακή

1 Πολύ κακή

0,5 Εξαιρετικά κακή

5. Χαρακτήρισε την ορατότητα στην πόλη σου, στις 08:00 το πρωί και στις

12:00 το μεσημέρι, σε ημέρες που επικρατούν διαφορετικές καιρικές συνθήκες θερμοκρασίας, ηλιοφάνειας, ανέμων.

6. Φωτογράφησε κάθε φορά το χαρακτηριστικό σημείο παρατήρησης που βλέπεις καθαρά.

7. Κατάγραψε τις παρατηρήσεις σου και σημείωσε κάθε φορά το

χαρακτηριστικό χρώμα στο βάθος του ορίζοντα. Φύλλο εργασίας

1. Συνόψισε τις παρατηρήσεις σου στον παρακάτω πίνακα :

Ημερομηνία

Χαρακτηρισμός ορατότητας / Χρώμα νέφους / Καιρικές συνθήκες

08:00 12:00

139

Ποια ώρα της ημέρας καταγράφεις μικρότερη ορατότητα στην πόλη κατά κανόνα; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Με ποιες δραστηριότητες συνδέεις τη μειωμένη ορατότητα; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Τι πιστεύεις ότι παρεμβάλλεται μεταξύ του οφθαλμού σου και του χαρακτηριστικού σημείου παρατήρησης π.χ. στα 10 Km και σε εμποδίζει να το δεις καθαρά; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Πώς θα χαρακτήριζες μια ατμόσφαιρα η οποία έχει μικρή ορατότητα; Είναι κάτι τέτοιο επιθυμητό και αρεστό; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Στο παρακάτω διάγραμμα δίνεται η συμμετοχή πηγών σε αιωρούμενα σωματίδια ΡΜ10 στην ΕΕ.

Απόβλητα 1%

Οδικές μεταφορές

27%

Αλλες μεταφορές 9% Βιομηχανία

16%

Παραγωγή ενέργειας

27%

Αλλες δραστηριότητες

7% Γεωργία

13%

Συμμετοχή πηγών στις εκπομπές σε αιωρούμενα σωματίδια ΡΜ10 στην Ε.Ε.

140

Ποιες από τις αναφερόμενες πηγές υπάρχουν στην περιοχή σου; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ποιες από τις καιρικές συνθήκες συντελούν στη μείωση της ορατότητας; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Με ποιο τρόπο οι άνεμοι μπορούν να βελτιώσουν την ορατότητα στην ατμόσφαιρα; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Η δράση τους είναι μηχανική ή χημική; Εξήγησε με απλά λόγια. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Μελέτησε με προσοχή τον πίνακα που έχεις συνοψίσει τις παρατηρήσεις σου. Το χρώμα στον ορίζοντα είναι διαφορετικό ανάλογα με την εποχή και τις κλιματικές συνθήκες. Παρουσία έντονης ηλιακής ακτινοβολίας (το καλοκαίρι) έχουμε χαρακτηριστικό καφετί χρώμα, ενώ απουσία ηλιακής ακτινοβολίας (το χειμώνα χωρίς ηλιοφάνεια) έχουμε χαρακτηριστικό γκρι χρώμα. Οι δύο τύποι «νέφους» έτσι όπως οπτικά γίνονται αντιληπτοί εκτιμάς ότι περιέχουν τις ίδιες ουσίες; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Με δεδομένο ότι οι δύο τύποι νέφους δεν υπάρχουν τελείως ανεξάρτητα αλλά συνυπάρχουν για κάποιο χρονικό διάστημα και το ένα από τα δύο νέφη βρίσκεται σε μεγαλύτερη αναλογία τι σε κάνει να σκεφτείς για την ατμοσφαιρική ρύπανση; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

141

Όταν επικρατεί στην ατμόσφαιρα καπνός και αιωρούμενα σωματίδια που εκπέμπονται κυρίως από τις κεντρικές θερμάνσεις και τη βιομηχανία, έχουμε την καπνομίχλη ή αιθαλομίχλη (ρύπανση τύπου Λονδίνου). Όταν επικρατούν τα ΝΟΧ, HC και φωτοχημικά οξειδωτικά, έχουμε φωτοχημική ρύπανση (ρύπανση τύπου Los Angeles). Τα ΝΟΧ και οι HC παράγονται από τις μηχανές καύσης των οχημάτων. Τα φωτοχημικά οξειδωτικά για να σχηματιστούν απαιτούν ηλιακή ακτινοβολία. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα μπορείς να συσχετίσεις την εποχή και τις κλιματικές συνθήκες με τον τύπο της ρύπανσης και τη μείωση της ορατότητας; ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Μοντέλο θερμοκρασιακής αναστροφής.

Διάρκεια: 2 ώρες Στόχοι:

1. Να αποκτήσουν την ικανότητα να συναρμολογούν πειραματικές διατάξεις. 2. Να κατανοήσουν το μηχανισμό του φαινομένου της θερμοκρασιακής

αναστροφής ως αποτέλεσμα της διαφορετικής πυκνότητας αερίων μαζών. 3. Να κατανοήσουν τις επιπτώσεις του φαινομένου της θερμοκρασιακής

αναστροφής. 4. Να αποκτήσουν την ικανότητα να προβαίνουν σε αναλογίες και να

γενικεύουν ενώ εργάζονται σε μικροκλίμακα.

Σκεύη / Υλικά:

1. Τρεις σύριγγες των 10 ml (της μιας χρήσης από το φαρμακείο της γειτονιάς)

με χοντρή βελόνα.

2. Δυο διαφανή πλαστικά μπουκάλια όγκου 50 ml περίπου (από το φαρμακείο

της γειτονιάς).

3. 40 ml νερού.

4. 20 ml ελαιόλαδο.

5. 10 ml πετρέλαιο θέρμανσης.

6. Η/Υ (πρόγραμμα MS Office)

Πορεία εργασίας:

142

1. Στα δυο διαφανή πλαστικά μπουκάλια των 50 ml μετάφερε με τη βοήθεια

μιας σύριγγας 20 ml νερό στο καθένα. 2. Παράλαβε 10 ml ελαιόλαδο με τη βοήθεια μιας σύριγγας . 3. Κάρφωσε τη βελόνα της σύριγγας στο τοίχωμα του μπουκαλιού κοντά στη

βάση και μέχρι το άκρο της να φτάσει περίπου στο κέντρο αυτής. 4. Πίεσε σιγά-σιγά και με προσοχή το έμβολο της σύριγγας για να

διοχετεύσεις το ελαιόλαδο στο δοχείο. Τι παρατηρείς; Κατάγραψε με ακρίβεια τις παρατηρήσεις σου και κάνε ένα πρόχειρο σχήμα.

Διάταξη Α Διάταξη Β

Σχήμα 2: Μοντέλο θερμοκρασιακής αναστροφής.

5. Στο δεύτερο μπουκάλι επανάλαβε τα βήματα 2 έως και 4 χρησιμοποιώντας

αντί ελαιόλαδο πετρέλαιο θέρμανσης. (άφησε καρφωμένη τη σύριγγα)

6. Στο δεύτερο μπουκάλι επανάλαβε τα βήματα 2 έως και 4 χρησιμοποιώντας

τώρα ελαιόλαδο και νέα σύριγγα. Ζήτησε από ένα συμμαθητή σου να κρατά

σταθερά την πρώτη σύριγγα και σε επαφή με τα τοιχώματα κατά το χρόνο

διοχέτευσης του ελαιόλαδου.

Φύλλο εργασίας 1. Τι συνέβη στη διάταξη Α όταν διοχέτευσες το λάδι στον πυθμένα του μπουκαλιού με το νερό; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Πώς ακριβώς διατάχθηκαν τα δύο υγρά; Αιτιολόγησε τον τρόπο με τον οποίο διατάχθηκαν …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

143

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Τι συνέβη στη διάταξη Β όταν διοχέτευσες το πετρέλαιο στο μπουκάλι; Πώς διατάχθηκαν τελικά τα τρία υγρά ; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Όταν φέρουμε σε επαφή υγρά τα οποία δεν αναμιγνύονται, ποιος είναι ο παράγοντας που καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο θα διαταχθούν; Ποιο είναι το συμπέρασμα στο οποίο καταλήγεις σχετικά με αυτό τον παράγοντα για τα παραπάνω τρία υγρά; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. Ποιο είναι το γενικό συμπέρασμα στο οποίο οδηγείσαι από τη μελέτη του παρακάτω διαγράμματος;

Διάγραμμα. 2 : Μεταβολή της θερμοκρασίας της τροπόσφαιρας σε συνάρτηση με το ύψος από την επιφάνεια της γης. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Με δεδομένο ότι οι θερμές αέριες μάζες έχουν μικρότερη πυκνότητα από ότι οι ψυχρές τι συμβαίνει στην ατμόσφαιρα; ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

144

Παρατήρησε προσεκτικά τις δύο παρακάτω φωτογραφίες και προσπάθησε να κάνεις

τις αναλογίες και αντιστοιχίσεις στον πίνακα που ακολουθεί:

Μοντέλο Δοχείο

ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ

Νερό

Λάδι

Βάση δοχείου

Πλευρικά τοιχώματα δοχείου

Διάταξη νερού - λαδιού

Στηριζόμενος στις αναλογίες και αντιστοιχίσεις που έκανες, όπως επίσης και στα συμπεράσματα που οδηγήθηκες μέχρι τώρα από τη δραστηριότητα, απάντησε στα παρακάτω ερωτήματα : Τα θερμά αέρια που βγαίνουν από την καπνοδόχο μιας βιομηχανίας ή την εξάτμιση ενός αυτοκινήτου και περιέχουν ρύπους ποια κίνηση θα ακολουθήσουν και γιατί; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ποιο εκτιμάς ότι είναι το αποτέλεσμα αυτής της κίνησης των ρύπων στα χαμηλά στρώματα της τροπόσφαιρας στην περιοχή όπου παράγονται; ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

145

Σε ορισμένες περιπτώσεις η μεταβολή της θερμοκρασίας της τροπόσφαιρας

σε συνάρτηση με το ύψος από την επιφάνεια της θάλασσας δίνεται από το

διάγραμμα :

Διάγραμμα 3 : Μεταβολή της θερμοκρασίας της τροπόσφαιρας σε συνάρτηση με το

ύψος από την επιφάνεια της γης.

Τι παρατηρήσεις έχεις να κάνεις για τη μεταβολή της θερμοκρασίας από ύψος h1 σε

h2;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Το στρώμα αυτό των αερίων της τροπόσφαιρας αντιστοιχεί σε ψυχρές ή θερμές

αέριες μάζες;

146

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Ένα τέτοιο φαινόμενο ονομάζεται θερμοκρασιακή αναστροφή και συμβαίνει όταν :

α) η γη λόγω έντονης ακτινοβολίας ψύχεται οπότε τα αέρια στρώματα που

βρίσκονται κοντά στην επιφάνεια ψύχονται με αποτέλεσμα η θερμοκρασία να

αυξάνει με το ύψος.

β) όταν θαλάσσιες αύρες ή ψυχρά ρεύματα από τις πλαγιές των βουνών εκτοπίζουν

το ζεστό αέρα της επιφάνειας του εδάφους.

Η άπνοια και η ηλιοφάνεια ευνοούν τη θερμοκρασιακή αναστροφή.

Σκέψου τώρα τι θα συμβεί όταν τα θερμά αέρια που βγαίνουν από την καπνοδόχο

μιας βιομηχανίας ή την εξάτμιση ενός αυτοκινήτου και περιέχουν ρύπους κατά την

κίνηση τους προς τα πάνω συναντήσουν ένα στρώμα αερίων με υψηλότερη

θερμοκρασία, δηλαδή μια αναστροφή θερμοκρασίας.

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Θα συνεχιστεί η κίνηση των αερίων ρύπων; Πώς ακριβώς λειτουργεί το στρώμα των

αερίων που έχει αναστροφή θερμοκρασίας; Εξήγησε με λεπτομέρεια :

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

147

Στο μοντέλο της διάταξης Β ποιο ήταν το υγρό που έπαιξε το ρόλο του αερίου

στρώματος με την αναστροφή θερμοκρασίας;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Παρατηρώντας το μοντέλο της διάταξης Β μήπως έχεις πλέον ξεκάθαρη εικόνα για

το ρόλο του αερίου στρώματος με την αναστροφή θερμοκρασίας;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Γράψε μερικά από τα αποτελέσματα του φαινομένου της θερμοκρασιακής

αναστροφής.

4. Δίνονται οι παρακάτω έννοιες :

Ψυχρό, θερμό, πυκνότητα, θερμοκρασιακή αναστροφή, θερμοκρασία, ύψος.

ατμοσφαιρικοί ρύποι, αέριο στρώμα, τροπόσφαιρα, τοπογραφία περιοχής,

βιομηχανική δραστηριότητα, ανοδική κίνηση, αυτοκίνητα, καθοδική κίνηση, άπνοια,

βουνά, ηλιοφάνεια, θάλασσα.

Να φτιάξεις για τις παραπάνω έννοιες ένα χάρτη εννοιών φροντίζοντας να δοθεί η

πληρέστερη συσχέτιση αυτών !!

148

3η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Στρατηγική αντιμετώπισης της ρύπανσης από οχήματα.

Διάρκεια: 2 ώρες/μάθημα

Στόχοι:

1. Να αποκτήσουν πληροφορίες από τα ΜΜΕ και να εμβαθύνουν

επιστημονικά.

2. Να κατανοήσουν τη συμβολή της τεχνολογίας για τη μείωση των

εκπεμπόμενων ρύπων και τη βελτίωση των καυσίμων.

3. Να γνωρίσουν τους δύο βασικούς άξονες της κοινοτικής στρατηγικής για τις

μεταφορές και την προστασία του περιβάλλοντος.

4. Να ευαισθητοποιηθούν έτσι ώστε να έχουν και περιβαλλοντικά κριτήρια

για την αγορά ενός αυτοκινήτου.

5. Να κατανοήσουν ότι για την επιτυχία προγραμμάτων αντιρρύπανσης

καθοριστική είναι η ευθύνη των πολιτών.

6. Να κινητοποιηθούν προς την κατεύθυνση των προτεινόμενών δεικτών

αειφορίας.

Σκεύη / Υλικά :

1. Φωτοτυπίες του άρθρου «Αυτοκίνητο και περιβάλλον, Στρατηγική

αντιμετώπισης» του I. Δερμιτζάκη στο ένθετο «Αυτοκίνητο και περιβάλλον» του

περιοδικού 4 ΤΡΟΧΟΙ (τεύχος 399 Δεκέμβριος 2003) σε συνεργασία με το τμήμα

περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Χορηγός ΥΠΕΧΩΔΕ

«Αυτοκίνητο και περιβάλλον, Στρατηγική αντιμετώπισης»

Από τη μέχρι σήμερα εμπειρία φαίνεται ότι οι περιβαλλοντικές ρυθμίσεις σχετικά με

την τεχνολογία οχημάτων και τα καύσιμα, βοήθησαν στο να μειωθούν σημαντικά οι

εκπομπές ορισμένοι ρύπων.

Όμως οι παρεμβάσεις αυτές δεν επαρκούν για τη λύση προβλημάτων με παγκόσμια

επίδραση. Πέραν των τεχνολογικών λύσεων, απαιτούνται ολοκληρωμένες

στρατηγικές για τις μεταφορές και την προστασία του περιβάλλοντος, προκειμένου

να περιοριστεί η αύξηση της κυκλοφορίας και να προωθηθεί η χρήση τρόπων

μεταφοράς πιο φιλικών για το περιβάλλον - δύο βασικοί άξονες της κοινοτικής

στρατηγικής για τη βιώσιμη ανάπτυξη. Υπάρχει ανάγκη να επέλθει μια μετατόπιση

στη χρήση μεταφορών από το ιδιωτικό όχημα στις δημόσιες συγκοινωνίες.

149

Οι δείκτες αειφορίας οι οποίοι πρέπει να συμπληρώσουν και να κατευθύνουν την πολιτική αντιμετώπισης των εκπομπών ρύπων από τις οδικές μεταφορές πρέπει να είναι ο αριθμός των διανυόμενων οχηματο-χιλιομέτρων και η κατανάλωση καυσίμου ανά διανυόμενο χιλιόμετρο. Η απόδοσή όμως των προγραμμάτων αντιρρύπανσης στον τομέα τον αυτοκινήτου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συμμετοχή των πολιτών.

Η σωστή επιλογή του αυτοκινήτου με βασικό κριτήριο και τη κατανάλωση καυσίμου.

Η χρήση του αυτοκινήτου μόνο σε περιπτώσεις που είναι απολύτως απαραίτητο, με παράλληλη στροφή στα μέσα μαζικής μεταφοράς.

Ο σωστός τρόπος οδήγησης και

Η σωστή και τακτική ρύθμιση-συντήρηση με βάση τις προδιαγραφές των κατασκευαστών είναι βασικά πεδία συμμετοχής των πολιτών, τα οποία διασφαλίζουν τη μεγιστοποίηση της απόδοσης όλων των αντιρρυπαντικών πολιτικών-μέτρων. Φύλλο εργασίας

1. Ποια είναι η συμβολή της τεχνολογίας στη μείωση των εκπομπών ορισμένων

ρύπων;

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Στον Πίνακα 2 που ακολουθεί μελέτησε τις οριακές τιμές εκπομπής καυσαερίων επιβατικών οχημάτων στην Ε.Ε. από το 1992 έως το 2005. Πίνακας 2 : Οριακές τιμές εκπομπής καυσαερίων επιβατικών οχημάτων στην Ε.Ε. από το 1992 έως το 2005. ΕΤΟΣ CO HC HC+NOx NOx PM

Diesel

Euro 1 1992 2,72 - 0,97 - 0,14

2-IDI 1996 1,0 - 0,7 - 0,08

Euro 2-DI 1999 1,0 - 0.9 - 0,10

Euro 3 2000.01 0,64 - 0,56 0,50 0.05

Euro 4 2005.01 0,50 - 0.30 0,25 0,025

ΕΤΟΣ CO HC HC+ NOx NOx PM

Petrol (Gasoline)

Euro 3 2000.01 2,30 0,20 - 0,15 -

Euro 4 2005.01 1,0 0,10 - 0,08 -

150

Τι παρατηρείς για τα όρια εκπομπής καυσαερίων; Τι προϋποθέτει η επίτευξη αυτών των ορίων; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Με δεδομένο ότι είκοσι καινούργια οχήματα παράγουν την ίδια ρύπανση με αυτή ενός οχήματος τεχνολογίας του 1970, σε ποιο συμπέρασμα καταλήγεις σχετικά με τα καινούργια οχήματα; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Στον Πίνακα 3 που ακολουθεί δες ποιες είναι οι βελτιώσεις του καυσίμου στην Ελλάδα από το1987. Στον Πίνακα 4 δες τη διαχρονική εξέλιξη των καυσίμων στο Νομό Αττικής. Πώς αιτιολογείς τη μεταβολή στην κατανάλωση αμόλυβδης, απλής και σούπερ βενζίνης; Πίνακας 3 : Διαχρονική πορεία των βελτιώσεων στα καύσιμα των οχημάτων.

1987 - κυκλοφορία αμόλυβδης βενζίνης

1998 - καθιέρωση ελέγχου καυσίμων από συνεργεία του ΥΠΕΧΩΔΕ

1992 - διαχωρισμός πετρελαίου κίνησης και θέρμανσης

1994

1995

- μείωση της περιεκτικότητας σε θείο στο πετρέλαιο

- μείωση του βενζολίου στη βενζίνη από 5% σε 4%

1996 - μείωση του θειου στο πετρέλαιο από 0,2% σε 0,05%

1997

- έλεγχος εξατμιστικών εκπομπών από το σύστημα διακίνησης των βενζινών

2000

μείωση του θειου, του μολύβδου και του βενζολίου στη βενζίνη και μείωση του θείου στο πετρέλαιο

2002 κατάργηση της μολυβδωμένης βενζίνης

2005 κυκλοφορία αποθειωμένων καυσίμων

Πίνακας 4 :Διαχρονική εξέλιξη της κατανάλωσης καυσίμων στον Ν. Αττικής.

151

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Πότε έγινε ο διαχωρισμός πετρελαίου κίνησης και θέρμανσης και για ποιους λόγους; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Ποια είναι η τάση της κατανάλωσης βενζίνης και πετρελαίου στο Ν. Αττικής; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Πως το αιτιολογείς; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Εκτός από τις τεχνολογικές λύσεις ποιοι είναι οι δύο βασικοί άξονες της κοινοτικής στρατηγικής για τις μεταφορές και τη προστασία του περιβάλλοντος στο πλαίσιο της βιώσιμης, αειφόρου ανάπτυξης; ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

152

Με ποιο τρόπο μπορούμε να επιτύχουμε αυτή την κοινοτική στρατηγική; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ποιοι είναι οι δείκτες αειφορίας που πρέπει να συμπληρώσουν και να κατευθύνουν την πολιτική αντιμετώπισης των εκπεμπόμενων ρύπων; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Η οδηγία 99/94ΑΕΚ αποβλέπει στο να εξασφαλιστεί ότι οι πληροφορίες που σχετίζονται με την οικονομία καυσίμου και τις εκπομπές CO2 των νέων επιβατηγών οχημάτων θα φτάνουν στους καταναλωτές έτσι ώστε να προβαίνουν σε ενήμερη επιλογή. Μελέτησε τον παρακάτω συγκριτικό πίνακα για δύο οχήματα 1400 cm3. Πίνακας 5: Εκπομπές CO2 και καταναλώσεις καύσιμου δύο διαφορετικών οχημάτων.

ΟΧΗΜΑ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ L/100 Km

C02 (g/Km) Εντός πόλης Εκτός πόλης Εντός και Εκτός

A 53 8,3 5,4 6,4

Β 146 8,1 5,0 6,1

Ο συγκριτικός αυτός πίνακας έχει κάποια αξία για σένα; Θα αποτελούσε ένα από τα κριτήρια αγοράς επιβατηγού οχήματος; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Σε επίπεδο Commission μελετάται η αναμόρφωση του φορολογικού συστήματος των κρατών μελών με στόχο τη μείωση των εκπομπών του CO2. Συμφωνείς ή διαφωνείς με το μέτρο αυτό; ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

153

Είναι προτιμότερο να εργαστούμε σε επίπεδο πρόληψης ή «θεραπείας» των επιπτώσεων των κλιματικών αλλαγών; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ποιους τρόπους προτείνεις για τη βελτίωση του άλλου δείκτη αειφορίας; Συζήτησε με τους συμμαθητές σου και παρουσίασε ολοκληρωμένες προτάσεις!!! …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ποια είναι η ευθύνη των πολιτών σχετικά με την απόδοση των προγραμμάτων αντιρρύπανσης στον τομέα του αυτοκινήτου; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Μελέτησε τον παρακάτω πίνακα : Πίνακας 6: Τυπική σύσταση των εκπεμπόμενων αερίων αυτοκινήτου.

Τρόπος οδήγησης (HC's) Ppm

(CO) %

(NOx) Ppm

Σταματημένο όχημα με αναμμένη μηχανή 750 5,2 30

Ομαλή ταχύτητα 300 0,8 1.500

Επιτάχυνση 400 5,2 3.000

Επιβράδυνση 4.000 4,2 60

Ποια είναι τα συμπεράσματα στα οποία καταλήγεις σχετικά με το σωστό τρόπο οδήγησης, αυτό δηλαδή που εκτός του ότι είναι ασφαλής είναι και «περιβαλλοντικά φιλικός». ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

154

Ενημέρωσε την οικογένεια σου για την ευθύνη που έχουμε ως πολίτες σχετικά με την επιτυχία των προγραμμάτων αντιρύπανσης στον τομέα του αυτοκινήτου. Ποιος από τους τομείς συμμετοχής του πολίτη που αναφέρονται στο κείμενο μπορεί να αποτελέσει σημείο εκκίνησης της δράσης της οικογένειας σου; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Θα ήταν ενδιαφέρουσα μια παρουσίαση από έναν ειδικό για το σωστό τρόπο οδήγησης;

155

4η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Χαρτογράφηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Διάρκεια: 2 ώρες/μάθημα

Σκοπός

1. Να ασκηθούν στη χρήση χάρτη.

2. Να αποκτήσουν την ικανότητα διεξαγωγής απλών πειραμάτων.

3. Να αποκτήσουν μέτρα ποσοτικής εκτίμησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

4. Να ασκηθούν στη σύγκριση στοιχείων.

5. Να συσχετίσουν τις διαφορές της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από περιοχή σε

περιοχή με την ύπαρξη ή μη ρυπογόνων πηγών.

Σκεύη/ Υλικά :

1. Χάρτη της περιοχής.

2. Πεχάμετρο ή πεχαμετρικό χαρτί.

3. Διηθητικό χαρτί.

4. Ογκομετρικό κύλινδρο των 100 ml.

5. Χωνιά.

6. Δώδεκα πλαστικά κύπελλα από συσκευασία γιαουρτιού.

7. Μαρκαδόρο.

Πορεία εργασίας :

1. Επέλεξε φυτά τα φύλλα των οποίων έχουν σχετικά μεγάλη επιφάνεια π.χ.

ελιές, πικροδάφνες, χαρουπιές, κ.λπ.

2. Χώρισε το χάρτη της περιοχής σου σε δώδεκα ίσα τετράγωνα και

αρίθμησε καθένα από αυτά.

Τώρα έχεις δώδεκα τομείς.

3. Εντόπισε σε κάθε τομέα ένα τέτοιο φυτό που να βρίσκεται κατά το

δυνατόν πλησιέστερα του κέντρου του τομέα.

4. Σημείωσε τη θέση των φυτών στο χάρτη. Φρόντισε να έχεις φυτά .

• δίπλα σε κεντρική λεωφόρο ή νησίδα αυτής • σε πάρκο • σε δρόμο με μικρή κυκλοφορία • κοντά σε βιομηχανική περιοχή • σε περιοχή έξω από την πόλη

5. Μάζεψε τόσα φύλλα από κάθε φυτό ώστε αυτά να καλύπτουν επιφάνεια

ενός dm2 . Η συλλογή των φύλλων να γίνει με τη βοήθεια λαβίδας και

ψαλιδιού.

156

6. Τα φύλλα κάθε φυτού να τοποθετηθούν σε διαφορετική σακούλα που

θα έχει τον αριθμό του αντίστοιχου τομέα που βρίσκεται το φυτό.

7. Σε δώδεκα πλαστικά κύπελλα που τα έχεις αριθμήσει, τοποθέτησε από

100 ml νερό και τα φύλλα από κάθε σακούλα με τον αντίστοιχο αριθμό.

8. Ξέπλυνε όσο το δυνατό καλύτερα τα φύλλα στη συγκεκριμένη ποσότητα

νερού.

Προσοχή!!! Η συλλογή των φύλλων θα πρέπει να γίνει τουλάχιστον μια εβδομάδα μετά την τελευταία βροχή !!

9. Αφαίρεσε τα φύλλα από το κάθε κύπελλο και κάνε διήθηση του

περιεχομένου.

10. Κράτησε σε κάθε περίπτωση το διήθημα και το ίζημα στον ηθμό

χαρακτηρίζοντας τα με τον αριθμό που έχει το κύπελλο.

11. Σύγκρινε την ποσότητα και το χρώμα των ιζημάτων.

12. Μέτρησε με πεχάμετρο ή πεχαμετρικό χαρτί το pH των διηθημάτων.

13. Ποια είναι τα συμπεράσματά σου;

Φύλλο εργασίας

1. Διάταξε τα ιζήματα κατά αύξουσα ένταση χρώματος και ποσότητας. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Διάταξε τα διηθήματα κατά αύξουσα τιμή οξύτητας. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Υπάρχει σχέση μεταξύ της πρώτης διάταξης και της δεύτερης; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Σε κάθε περίπτωση σημείωσε από ποιον τομέα έχει προέλθει το ίζημα και το διήθημα. ……………………………………………………………………………………………………………………………………

157

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Ποιοι τομείς παρουσιάζουν αυξημένες τιμές, ποιοι μέσες και ποιοι χαμηλές;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Σε κάθε τομέα στη θέση του φυτού σημείωσε ένα κόκκινο κύκλο με μέγεθος

ανάλογο της ποσότητας του ιζήματος και της τιμής του pH.

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Ποια νομίζεις ότι είναι η προέλευση του ιζήματος;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Γιατί το διήθημα έχει όξινη τιμή pH; Ποια νομίζεις ότι είναι η αιτία; Δώσε μια

ερμηνεία του φαινομένου.

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Κατάγραψε στο χάρτη πιθανές πηγές ρύπανσης π.χ. λεωφόροι, εργοστάσια, κλπ.

Αυτές οι πηγές ρύπανσης μήπως βρίσκονται στους τομείς του χάρτη με τις υψηλές

τιμές ιζήματος και pH;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

158

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Ποιο είναι το γενικό συμπέρασμα στο οποίο καταλήγεις μετά τη χαρτογράφηση της

ρύπανσης που έκανες στην περιοχή σου;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

159

5η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : To αυτοκίνητο - Ο μεγάλος ρυπαντής του πλανήτη

Διάρκεια: 2 ώρες/μάθημα Σκοπός

1. Να αποκτήσουν πληροφορίες από τα ΜΜΕ μέσα από τη μελέτη

διαγραμμάτων και να εμβαθύνουν· στα αίτια του προβλήματος.

2. Να κατανοήσουν ότι το αυτοκίνητο είναι ο μεγάλος ρυπαντής του πλανήτη

3. Να ευαισθητοποιηθούν σε σχέση με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των

εκπομπών του αυτοκινήτου.

4. Να ασκηθούν στην ανάγνωση διαγραμμάτων και την άντληση πληροφοριών.

Σκεύη / Υλικά : 1. Σημειωματάριο. 2. Το έντυπο το οποίο έχει διαμορφωθεί για τις ανάγκες της δραστηριότητας. 3. Η/Υ (πρόγραμμα MS Office). Πηγή του υλικού : Το ένθετο «Αυτοκίνητο και περιβάλλον» του περιοδικού 4 ΤΡΟΧΟΙ (τεύχος 399 Δεκέμβριος 2003) σε συνεργασία με το τμήμα περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Χορηγός ΥΠΕΧΩΛΕ

160

161

Διάγραμμα 8: Συμμετοχή πηγών στις εκπομπές ρύπων θερμοκηπίου στην Ε.Ε.

Διάγραμμα 9: Συμμετοχή πηγών στην δημιουργία Ο3 στην Ε.Ε.

Μεταφορές 21%

Βιομηχανία 21%

Παραγωγή ενέργειας

27%

Άλλες δραστηριότητες

16%

Διαφεύγουσες εκπομπές

2%

γεωργία 10%

απόβλητα 3%

Συμμετοχή πηγών στις εκπομπές ρύπων θερμοκηπίου στην Ε.Ε.

Απόβλητα 1%

Οδικές μεταφορές

43%

Άλλες μεταφορές 11%

Βιομηχανία 11%

Παραγωγή ενέργειας

8%

Άλλες δραστηριότητες

20%

Διαφεύγουσες εκπομπές

3%

Γεωργία 3%

Συμμετοχή πηγών στην δημιουργία Ο3 στην Ε.Ε.

Απόβλητα 1%

Οδικές μεταφορές

27%

Άλλες μεταφορές 9%

Βιομηχανία 16%

Παραγωγή ενέργειας

27%

Άλλες δραστηριότητες

7%

Γεωργία 13%

Διάγραμμα 10: Συμμετοχή πηγών στις εκπομπές ΡΜ10 στην Ε.Ε.

162

Διάγραμμα 10: Συμμετοχή πηγών στις εκπομπές ΡΜ10 στην Ε.Ε. Πορεία Εργασίας: Μελέτησε τα παραπάνω διαγράμματα και διατύπωσε τα συμπεράσματα σου σχετικά με τις συνέπειες της χρήσης αυτοκινήτων στον πλανήτη αφού προηγουμένως διαπιστώσεις: Το ρυθμό αύξησης των οχημάτων στις χώρες της Ε.Ε. (των 15) Τις επιπτώσεις στο περιβάλλον από τις εκπομπές πρωτογενών ρύπων από κινητές πηγές, Το ποσοστό συμμετοχής των οχημάτων στα παγκόσμια περιβαλλοντικά προβλήματα. Φύλλο Εργασίας

1. Μελέτησε με προσοχή το διάγραμμα 4 όπου δίνεται η αναλογία οχημάτων ανά 1000 κατοίκους το 1991 και το 1999 για τις χώρες της Ε.Ε.

Ποιος εκτιμάς ότι ήταν ο αριθμός των οχημάτων ανά 1000 κατοίκους στην Ελλάδα και την Ε.Ε. το 1991 και το 1999; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Υπολόγισε τη μεταβολή αυτού του δείκτη στο παραπάνω χρονικό διάστημα για κάθε περίπτωση. Ποιο είναι το συμπέρασμά σου; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Τι πληροφορία παίρνεις σχετικά με το ρυθμό αύξησης της ιδιοκτησίας οχημάτων και του ρυθμού αύξησης του κατά κεφαλήν εισοδήματος; (διάγραμμα 5) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Διατύπωσε ένα γενικό συμπέρασμα για τον τρόπο που μεταβλήθηκε ο αριθμός των οχημάτων τη δεκαετία του ’90 στην Ε.Ε. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

163

2. Μελέτησε με προσοχή το διάγραμμα 6 όπου δίνεται ο αριθμός των επιβατο-χιλιομέτρων το 1991 και το 1999 για τις χώρες της Ε.Ε. Ποιος εκτιμάς ότι ήταν ο αριθμός των επιβατο-χιλιομέτρων στην Ελλάδα και την Ε.Ε. το 1991 και το 1999. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Υπολόγισε τη μεταβολή αυτού του δείκτη στο παραπάνω χρονικό διάστημα για κάθε περίπτωση. Ποιο είναι το συμπέρασμά σου; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ποιο ευρωπαϊκό κράτος αποτελεί εξαίρεση σε αυτή τη γενική τάση: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. Αφού μελετήσεις με προσοχή τα διαγράμματα 8, 9 και 10 δημιούργησε ένα μικρό πίνακα όπου να φαίνεται το ποσοστό συμμετοχής του αυτοκινήτου στην ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου, στη δημιουργία τροποσφαιρικού όζοντος και στον εμπλουτισμό της ατμόσφαιρας σε αιωρούμενα σωματίδια. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ποιο είναι το γενικό συμπέρασμα στο οποίο καταλήγεις; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. Γράψε ένα κείμενο μιας το πολύ σελίδας όπου θα διατυπώνεις τα συμπεράσματά σου σχετικά με την επίδρασή του αυτοκινήτου στον πλανήτη και θα τα τεκμηριώνεις χρησιμοποιώντας στοιχεία από την δραστηριότητα. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

164

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. Ενημέρωσε την οικογένεια σου για τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των πληροφοριών των διαγραμμάτων και συζήτησε μαζί τους το παράδειγμα της Σουηδίας.

165

6η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Μοντέλο του κύκλου του νερού.

Διάρκεια: 2 ώρες/μάθημα

Σκοπός

1. Να αποκτήσουν τη δεξιότητα να συναρμολογούν πειραματικές διαταξεις. 2. Να αποκτήσουν την ικανότητα να προβαίνουν σε αναλογίες και να

γενικευσουν τα συμπεράσματα ενώ εργάζονται σε μικροκλίμακα. 3. Να περιγράφουν τον υδρολογικό κύκλο. 4. Να διαπιστώσουν ότι μια παρέμβαση σε ένα σημείο του κύκλου

επηρεάζει ολόκληρο τον κύκλο. Σκεύη / Υλικά :

1. Μεγάλο διάφανο γυάλινο βάζο των 3 - 4 L. 2. Νερό που βράζει. 3. Παγάκια. 4. Διαφανές γυάλινο βαζάκι τέτοιου μεγέθους που να μπορεί να τοποθετηθεί

στο εσωτερικό του βάζου. 5. Λίγο χώμα. 6. Μικρό φυτό. 7. Αλάτι. 8. Διαφανής σακούλα συσκευασίας τροφίμων. 9. Δύο - τρία λαστιχάκια.

Πορεία εργασίας:

1 Πρόσθεσε ζεστό νερό στο γυάλινο βάζο. ώστε να βαίνουν ατμοί. 2. Διέλυσε αρκετό αλάτι μέσα στο νερό ώστε όταν το δοκιμάσεις να είναι

αλμυρό. 3. Τοποθέτησε στη μέση του βάζου το βαζάκι με το χώμα και το φυτό. Φρόντισε

το βαζάκι να έχει αρκετό βάρος και να μην το καλύπτει το νερό. 4. Σκέπασε το στόμιο του βάζου με τη διάφανη σακούλα και χρησιμοποίησε

δυο-τρία λαστιχάκια για να επιτυχείς στεγανό κλείσιμο. 5. Τοποθέτησε πάνω στη διαφανή σακούλα που καλύπτει το στόμιο του βάζου

ένα πλαστικό σακουλάκι με παγάκια. 6 Πίεσε σιγά-σιγά και με προσοχή το σακουλάκι με τα παγάκια προς τα κάτω,

έτσι ώστε η πλαστική σακούλα που καλύπτει το στόμιο του βάζου να καμπυλωθεί στο κέντρο της χωρίς όμως να καταστραφεί το στεγανό κλείσιμο.

7. Κατάγραψε τις παρατηρήσεις σου και προσπάθησε να τις ερμηνεύσεις.

166

Παρατήρηση : Αντί του ζεστού νερού θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε νερό βρύσης και να εκθέσουμε τη συσκευή για μερικές ώρες στον ήλιο. Επιλέγουμε την πρώτη εκδοχή για λόγους οικονομίας χρόνου. Φύλλο εργασίας Κατάγραψε τις παρατηρήσεις σου και δώσε την αντίστοιχη ερμηνεία στον παρακάτω πίνακα Παρατήρηση

Ατμοί στο εσωτερικό του βάζου

Ερμηνεία

Σταγόνες νερού στο εσωτερικό του βάζου

Σταγόνες νερού πάνω στα φύλλα του φυτού και στο βαζάκι

Παρατήρησε προσεκτικά τις παρακάτω φωτογραφίες. Προσπάθησε να κάνεις τις αναλογίες και αντιστοιχίες συμπληρώνοντας τον παρακάτω πίνακα :

ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ

Νερό μέσα στο βάζο

Γυάλινο βαζάκι και φυτό μέσα στο βάζο

Διαφανής σακούλα στο στόμιο του βάζου

Σακουλάκι με παγάκια πάνω στο βάζο

167

Δημιουργία σταγόνων στο εσωτερικό της διαφανούς σακούλας

Πτώση σταγόνων στα φύλλα του φυτού

Αλάτι στο νερό του βάζου

Ζεστό νερό στο βάζο

Ολόκληρο το βάζο

Ποια φυσική διεργασία νομίζεις ότι αναπαριστά το «μοντέλο» το οποίο κατασκεύασες; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Τι νομίζεις ότι θα συμβεί αν απομακρύνεις τη διαφανή σακούλα από το στόμιο του βάζου; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Οι νέες συνθήκες συντελούν στην επιτυχία του πειράματος; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Αυτή η ενέργεια ποια διατάραξη επέφερε στη φυσική διεργασία του «μοντέλου»; Εξήγησε τι συμβαίνει. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Μπορείς να σκεφτείς άλλες παρεμβάσεις που θα διαταράξουν την ισορροπία της φυσικής διαταράξουν την ισορροπία της φυσικής διεργασίας στο μοντέλο; Ποιες είναι οι αντιστοιχίες με το πλανήτη μας. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

168

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Το νερό στο βάζο περιέχει σημαντική ποσότητα αλατιού. Δοκίμασε τις σταγόνες του νερού που έχουν σχηματιστεί στα εσωτερικά, τοιχώματα του βάζου. Έχουν αλμυρή γεύση ή όχι; Ερμήνευσε τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων σου και διετύπωσε συμπεράσματα για το αντίστοιχο φαινόμενο που συμβαίνει στον πλανήτη μας. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Στο μοντέλο που χρησιμοποίησες υπήρξε αναλογία για τη ρύπανση; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Το παραπάνω λοιπόν μοντέλο περιγράφει μια ……………………………………κατάσταση απουσία…………………………………………………………………………………………!!! Φτιάξε ένα διάγραμμα των τριών φυσικών καταστάσεων του νερού, ονόμασε τo φυσικό φαινόμενο που λαμβάνει χώρα κατά τη μετάβαση από τη μια φυσική κατάσταση στην άλλη και χαρακτήρισε το ως ενδόθερμο ή εξώθερμο.

169

7η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Μια τηλεοπτική εκπομπή (παιχνίδι ρόλων) με θέμα :

«Το νέφος στη ζωή μας».

Διάρκεια: 2 ώρες/μάθημα Στόχοι:

1. Να αποκτήσουν την ικανότητα να επιχειρηματολογούν, να προτείνουν λύσεις και να

παρουσιάζουν με άρτιο τρόπο τις γνώσεις τους.

2. Να αποκτήσουν την ικανότητα να υποδύονται ρόλους, μέσω αυτών να βιώνουν το

γνωστικό αντικείμενο και να το συνδέουν με το συναίσθημα.

3. Να αποκτήσουν την ικανότητα να απευθύνονται σε κοινό.

4. Να καλλιεργήσουν τη συνεργασία, την επικοινωνία και την ενημέρωση ως

δεξιότητες και στάση ζωής.

5. Να εξοικειωθούν στη χρήση τεχνολογιών για την παρουσίαση των εργασιών τους.

6. Να κάνουν μια ανακεφαλαίωση στην ενότητα «ατμοσφαιρική ρύπανση και

επιπτώσεις στο περιβάλλον».

Σκεύη / Υλικά :

1. Φωτοτυπίες άρθρων από περιοδικά και εφημερίδες που αναφέρονται στην

ατμοσφαιρική ρύπανση και ειδικότερα στα είδη ατμοσφαιρικής ρύπανσης, τις

συνθήκες δημιουργίας «νέφους», τις πήγες ατμοσφαιρικής ρύπανσης, τις

επιπτώσεις στο περιβάλλον κ.λπ.

2. Τα κείμενα και τα συμπεράσματα από τις δραστηριότητες που έχουν προηγηθεί και

αφορούν το θέμα.

3. Φωτοτυπία πίνακα που να συνοψίζει την τοξική δράση των ατμοσφαιρικών ρύπων

στον άνθρωπο.

4. Δυο βιντεοκάμερες.

Πορεία εργασίας :

1. Οργανώστε μια τηλεοπτική εκπομπή (ένα παιχνίδι ρόλων) στην οποία θα

170

συμμετέχουν ως προσκεκλημένοι: ένας εκπρόσωπος του ΥΠΕΧΩΔΕ, ένας

συγκοινωνιολόγος, ένας εκπρόσωπος περιβαλλοντικής οργάνωσης, ένας

εκπρόσωπος του Υπουργείου Υγείας, ένα γιατρός, ένας εκπαιδευτικός, απλοί

πολίτες, ένας ειδικός ερευνητής σε θέματα ατμοσφαιρικής ρύπανσης κ.λπ.

2. Χωριστείτε σε οκτώ ομάδες ή τόσες όσοι είναι οι καλεσμένοι σας (όσοι και οι ρόλοι).

3. Κάθε ομάδα θα αναλάβει να προετοιμάσει έναν από τους παραπάνω ρόλους.

4. Σε κάθε ομάδα συζητείστε, αναπτύξτε και προετοιμάστε μια μικρή παρουσίαση του

θέματος έτσι όπως πρέπει να το προσεγγίσει ο συγκεκριμένος ρόλος.

5. Αποφασίστε ποιο είναι το μήνυμα ή το αίτημα (ανάλογα το ρόλο), το οποίο στοχεύετε

να περάσετε στο κοινό και τους συνομιλητές σας. Με ποιο τρόπο θα το επιτύχετε; Τι

θα τονίσετε;

6. Σκεφθείτε με ποιο τρόπο θα γίνετε περισσότερο πειστικοί στο ακροατήριό σας.

Καταγράψτε τα επιχειρήματα των θέσεών σας. Προετοιμάστε αντεπιχειρήματα σε

πιθανά επιχειρήματα συνομιλητών σας.

7. Ένας μαθητής στο ρόλο του συντονιστή -δημοσιογραφου θα κατευθύνει τη συζήτηση

και θα σας βοηθήσει να καταλήξετε σε κοινή θέση που θα ικανοποιεί κατά το

δυνατόν όλες τις πλευρές.

8. Δύο από τους μαθητές να αναλάβουν τη βιντεοσκόπηση κάνοντας σύγχρονη λήψη

από δύο διαφορετικές θέσεις.

Φύλλο εργασίας

1.Δείτε στο βίντεο το αποτέλεσμα αυτής της δραστηριότητας. Κατάγραψε ποια κατά

τη γνώμη σου είναι τα σημεία εκείνα που πρέπει να βελτιωθούν σε κάθε ρόλο.

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Η κάθε ομάδα, κατάφερε μέσω του εκπροσώπου της να περάσει το μήνυμα ή το

αίτημα που στόχευε στο ευρύ κοινό;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

171

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Στο κλείσιμο της δραστηριότητας, καταγράφεις μετατόπιση από τα αρχικά αιτήματα

και μεγαλύτερη σύγκλιση απόψεων για κάθε έναν από τους συμμετέχοντες;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Η αντιμετώπιση περιβαλλοντικών και κοινωνικών προβλημάτων, πιστεύεις ότι

μπορεί να επιτευχθεί με απλή δρομολόγηση μέτρων ή προϋποθέτει ενημέρωση,

ευαισθητοποίηση και κατανόηση της θέσης των άλλων;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Ο ρόλος που υποδύθηκες πιστεύεις ότι ταίριαζε στα ενδιαφέροντα σου;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Ποιο ρόλο θα επιθυμούσες να υποδυθείς την επόμενη φορά;

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Ζητείστε την συνδρομή του καθηγητή σας και την άδεια του Διευθυντή της

σχολικής μονάδας για να παρουσιάσετε αυτό το παιχνίδι ρόλων «ζωντανό» στο

θέατρο του σχολείου σας σε άλλες τάξεις.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

172

«Προοπτικές επίλυσης»

8η Δραστηριότητα : Η οικονομία του υδρογόνου.

Διάρκεια: 2 ώρες/μάθημα Σκοπός: Επιλέχθηκε η συγκεκριμένη δραστηριότητα γιατί οι κυψέλες υδρογόνου αποτελούν Την πιο «καθαρή μορφή» ενέργειας και την βέλτιστη λύση για την πρόληψη του προβλήματος Α.Ρ. Στόχοι: 1.Να εκτιμήσουν τις προοπτικές οι οποίες ανοίγονται στην παραγωγή ενέργειας με τη χρήση του υδρογόνου ως καύσιμο. 2.Να προβληματιστούν σχετικά με το σενάριο του παγκόσμιου ενεργειακού ιστού του υδρογόνου ως προς τα οφέλη και τους κινδύνους. 3.Να εκφράσουν τη φαντασία τους και το συναίσθημά τους μέσω της ζωγραφικής. Σκεύη / Υλικά : Φωτοτυπίες των παρακάτω αποσπασμάτων από το βιβλίο «Η οικονομία του υδρογόνου» του Jeremy Rifkin, (εκδοτικός οίκος Α.Α. Λιβάνη). ... Οι πραγματικά μεγάλες οικονομικές επαναστάσεις στην ιστορία συντελούνται όταν νέες τεχνολογίες επικοινωνιών συνδυάζονται με νέα ενεργειακά καθεστώτα προκειμένου να δημιουργήσουν ένα εντελώς νέο οικονομικό μοντέλο... ... Σήμερα το υδρογόνο και η νέα τεχνολογία κατανεμημένης παραγωγής με τη χρήση ενεργειακών κυψελών αρχίζουν να συνενώνονται με την επανάσταση στο χώρο των υπολογιστών και των τηλεπικοινωνιών, προκειμένου να δημιουργήσουν μια εντελώς νέα οικονομική εποχή. Οι μεμονωμένες ενεργειακές κυψέλες που αποτελούν το συστατικό στοιχείο της διευρυνόμενης επανάστασης της κατανεμημένης παραγωγής μόλις έχουν ξεκινήσει να συνδέονται μεταξύ τους με τη βοήθεια προηγμένου λογισμικού, έξυπνων ψηφιακών τεχνολογιών και της πρό-σβασης στο Διαδίκτυο, για να δημιουργήσουν τις βάσεις ενός δικτύου κατανεμημένης παραγωγής. Σύντομα, οι τελικοί χρήστες όχι μόνο θα παράγουν το δικό τους ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά θα είναι και σε θέση να το μοιράζονται με άλλους, συνιστώντας μια θεμελιακή πρόκληση για το υπάρχον κάθετο, μονόδρομο ενεργειακό καθεστώς που υφίσταται τη στιγμή αυτή σε ολόκληρο τον κόσμο. «Η μεταμόρφωση των παθητικών καταναλωτών ενέργειας σε ανεξάρτητους παραγωγούς ενέργειας», γράφει ο Στιβ Σίλμπερμαν στο περιοδικό Wired, «ακολουθεί τα βήματα των εξελίξεων στα πολυμέσα, την κοινή χρήση αρχείων μεταξύ ίσων και την αυτοδιοίκηση» που υπάρχει στον Παγκόσμιο Ιστό. Οι συνέπειες της σύνδεσης κάθε ιδιοκτήτη μονάδας παραγωγής ενέργειας μέσω ενεργειακών κυψελών με όλους τους υπόλοιπους ιδιοκτήτες σε ένα δίκτυο όπου η ενέργεια μοιράζεται θα έχουν εξίσου βαθιά και ευρεία επίδραση όπως και η δημιουργία του Παγκόσμιου Ιστού τη δεκαετία του 1990... ... Κάποια δεδομένη στιγμή, η συνδυασμένη παραγωγική ικανότητα των τελικών χρηστών μέσω ενός ενεργειακού δικτύου θα ξεπεράσει την ενέργεια που παράγεται

173

από τις εταιρείες κοινής ωφέλειας στα δικά τους εργοστάσια. Όταν συμβεί αυτό, θα αποτελέσει επανάσταση στον τρόπο που παράγεται και διανέμεται η ενέργεια. Όταν ο καταναλωτής, ο τελικός χρήστης, καταστεί παραγωγός και προμηθευτής ενέργειας, οι εταιρείες ενέργειας σε ολόκληρο τον κόσμο θα υποχρεωθούν να αναθεωρήσουν την πολιτική τους εάν επιθυμούν να επιβιώσουν. Ήδη μερικές εταιρείες ενέργειας αρχίζουν να διερευνούν τις προοπτικές που θα είχαν ως παροχείς συνολικών υπηρεσιών ενέργειας και συντονιστές της ενεργειακής δραστηριότητας στον ενεργειακό ιστό που δημιουργείται. Στη νέα τάξη πραγμάτων, οι εταιρείες ενέργειας θα μπορούσαν να εξελιχθούν σε «εικονικές εταιρείες κοινής ωφέλειας», συνδέοντας τους τελικούς χρήστες μεταξύ τους και βοηθώντας τους να μοιράζονται το ενεργειακό τους πλεόνασμα επικερδώς και αποτελεσματικά... Φύλλο εργασίας

1. Σύμφωνα με τον συγγραφέα ποιες είναι οι συνιστώσες για την πραγματοποίηση οικονομικών επαναστάσεων στην ιστορία; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Στην εποχή που μπαίνουμε ποιες είναι αυτές οι συνιστώσες που σηματοδοτούν μια νέα οικονομική επανάσταση; ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3. Τι εννοούμε λέγοντας κατανεμημένη παραγωγή ενέργειας; Ποιο μοντέλο παραγωγής ενέργειας έρχεται να αντικαταστήσει; Ποια είναι τα συστατικά στοιχεία για τη δημιουργία ενός δικτύου κατανεμημένης παραγωγής ενέργειας; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

4. Ποιο είναι το κομβικό σημείο στην παραγωγή ενέργειας αυτού του δικτύου; Ποια θα είναι η εξέλιξη των εταιρειών παραγωγής ενέργειας σ' αυτή την περίπτωση; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Συζήτησε με τους συμμαθητές σου, η υλοποίηση ενός τέτοιου «σεναρίου» τι αποτέλεσμα θα έχει σχετικά με την εξάρτηση των κρατών από τα

174

εισαγόμενα ορυκτά καύσιμα, τα επικίνδυνα γεωπολιτικά παιχνίδια για τον έλεγχο των ορυκτών καυσίμων και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την παραγωγή ενέργειας. Ο αυτόνομος και δημοκρατικός αυτός τρόπος πρόσβασης στην ενέργεια έτσι όπως παρουσιάζεται στο κείμενο μπορεί να επιφυλάσσει πιθανούς κινδύνους; Μπορείς να σκεφτείς κάποιους από αυτούς; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Απεικόνισε σε μια ζωγραφιά την παραγωγή του υδρογόνου στις ενεργειακές κυψέλες και τη διακίνησή του μέσω του παγκόσμιου ενεργειακού ιστού του υδρογόνου έτσι όπως την φαντάζεσαι!!!

175

Β΄Μέρος (όξινη Βροχή)

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1η

Τίτλος: Επίδραση του διοξειδίου του θείου στην ανάπτυξη των φυτών. Διάρκεια: 2 ώρες/ μία συνεδρία Ειδικοί στόχοι:

Γνωριμία και προβληματισμός των μαθητών σεχτικά με το θέμα «Όξινη

βροχή».

Διερεύνιση γνώσεων των μαθητών σχετικά με το θέμα «Όξινη Βροχή».

Να αποκτήσουν οι μαθητές τη δεξιότητα να εκτελούν απλά πειράματα.

Να κατανοήσουν τις επιπτώσεις του διοξειδίου του θείου στην ανάπτυξη

των φυτών.

Να αποκτήσουν θετική στάση σε σχέση με την προστασία της ατμόσφαιρας

από τη ρύπανση.

Να αποκτήσουν την ικανότητα να προβαίνουν σε αναλογίες και να

γενικεύουν τα συμπεράσματά τους ενώ εργάζονται σε μικροκλίματα.

Υλικά:

1. Πίνακας.

2. Μαρκαδόρος.

3. Μπλοκ σημειώσεων.

4. Γυάλινο διαφανές βάζο των 3-4 L με μεγάλο στόμιο και καπάκι που κλείνει

αεροστεγώς.

5. Πλαστικό καπάκι από συσκευασία αναψυκτικού.

6. Στερεό θειώδες νάτριο (Na2SO3).

7. Πυκνό διάλυμα θειικού οξέος (H2SO4).

8. Σύριγγα του 1 ml (μιας χρήσης) χωρίς βελόνα ή σιφώνιο του 1ml και πουάρ.

9. Φυτό μαρούλι που έχει αναπτυχθεί σε χώμα μικρής γλάστρας (το μέγεθος

της γλάστρας να είναι τέτοιο ώστε να περνά από το στόμιο του βάζου,

χρηστιμοποιούμε τη συσκευασία μίνι γιαουρτιού).

10. Ψηφιακή φωτογραφική μηχανή.

11. Φύλλο εργασίας 1.

Πορεία εργασίας: Ο εκπαιδευτικός ακολουθεί καταιγισμό ιδεών με τυχαία σειρά και καταγράφει στον πίνακα τις λέξεις που αναφέρουν οι μαθητές. Ακολουθεί συζήτηση και

176

παρουσιάζονται διαφάνειες με θέμα την όξινη βροχή. Στη συνέχεια ζητάει από τους μαθητές να χωρίσουν τους όρους που κατέγραψε στον πίνακα σε τρεις ομάδες που θα ονομάσουν 1. Αίτια 2. Επιπτώσεις 3. Τρόποι αντιμετώπισης. Έπειτα μοιράζει το Φύλλο Εργασίας 1 στους μαθητές και τους κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Ύγρανε το χώμα στη γλάστρα.

2. Τοποθέτησε το φυτό του μαρουλιού μαζί με τη γλάστρα μέσα στο βάζο και

προς τη μια μεριά της βάσης του.

3. Βάλε μέσα στο καπάκι, από τη συσκευασία του αναψυκτικού, μικρή

ποσότητα στερεού θειώδους νατρίου.

4. Τοποθέτησε το πλαστικό καπάκι μέσα στο βάζο και όσο το δυνατόν

πλησιέστερα του κέντρου.

5. Πάρε με τη σύριγγα ή το σιφώνιο 1 ml πυκνό διάλυμα θειικού οξέος.

6. Πρόσθεσε με μεγάλη προσοχή το 1 ml του πυκνού διαλύματος θειικού οξέος

μέσα στο καπάκι και πάνω στο στερεό θειώδες νάτριο.

7. Κλείσε γρήγορα το καπάκι του βάζου.

8. Τοποθέτησε με προσοχή το βάζο σε φωτεινό μέρος, αλλά όχι σε άμεσο

ηλιακό φως.

9. Παρατήρησε με προσοχή το φυτό για τις επόμενες έξι ώρες και

φωτογράφισέ το στην έναρξη του χρόνου και μετά από δύο ώρες, από την

ίδια πλευρά του βάζου και με τον ίδιο φωτισμό. Παρατήρησε το φυτό και

φωτογράφισέ το μετά από 24 και 48 ώρες.

10. Κατάγραψε με προσοχή τις παρατηρήσεις σου.

Προσοχή!!! Μετά τη λήξη της δραστηριότητας το βάζο να ανοιχθεί σε απαγωγό εστία ήσε εξωτερικό και καλά αεριζόμενο χώρο. Στη διάρκεια αναμονής για τα αποτελέσματα της πειραματικής διεργασίας, ο εκπαιδευτικός προτρέπει τους μαθητές να συμπληρώσουν τις ερωτήσεις που είναι δυνατόν στο Φύλλο Εργασίας 1. Στη συνέχεια τους χωρίζει σε ομάδες των 4-5 ατόμων, ώστε να συνεργαστούν για την ολοκλήρωση υπολοίπων ερωτήσεων. Συμπληρωματικές δραστηριότητες: Ακολουθεί συζήτηση και γενίκευση των πειραματικών παρατηρήσεων για όλα τα φυτά. Το φωτογραφικό υλικό συγκεντρώνεται για να χρησιμοποιηθεί στην παρουσίαση των αποτελεσμάτων του προγράμματος.

177

Φύλλο Εργασίας 1 1. Τι συνέβη όταν πρόσθεσες πάνω στο στερεό θειώδες νάτριο το πυκνό θειικό

οξύ;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Αν το χημικό φαινόμενο που έλαβε χώρα, περιγράφεται από την εξίσωση:

Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + H2O

θειώδες νάτριο + θειικό οξύ → θειικό νάτριο + διοξείδιο του θείου + νερό

σε ποιο από τα προϊόντα οφείλονται οι παρατηρήσεις σου;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Με δεδομένο ότι το δοχείο είναι κλειστό πως θα χαρακτήριζες το

περιβάλλον μέσα στο οποίο θα πρέπει να αναπτυχθεί το φυτό;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

2. Ποιες είναι οι παρατηρήσεις σου σχετικά με την ανάπτυξη του φυτού;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Τι καταγράφεις ότι συμβαίνει στην επιφάνεια των φύλλων;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Κάνε μια σύγκριση των επιπτώσεων που είχε στην ανάπτυξη του φυτού το

συγκεκριμένο περιβάλλον σε συνάρτηση με το χρόνο έκθεσης του φυτού.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Αξιοποίησε το φωτογραφικό υλικό που έχεις στη διάθεσή σου και

τοποθέτησέ το σε έναν άξονα χρόνων.

178

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποια είναι κατά τη γνώμη σου η αιτία των αποτελεσμάτων που καταγράφεις;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

3. Παρατήρησε το μοντέλο και τη φωτογραφία αυτή και προσπάθησε να

κάνεις τις αναλογίες και αντιστοιχίες συμπληρώνοντας τον πίνακα:

ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ

Γυάλινο βάζο

Φυτό μαρουλιού στη γλάστρα

Καπάκι αναψυκτικού

Παραγόμενο αέριο (SO2)

Ποιο είναι το άμεσο αποτέλεσμα στην ανάπτυξη των φυτών, σε ατμόσφαιρα

η οποία έχει αυξημένες συγκεντρώσεις διοξειδίου του θείου;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

179

.............................................................................................................................

.................................

Πώς επηρεάζει η χρονική διάρκεια των αυξημένων συγκεντρώσεων την

ανάπτυξη των φυτών;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

4. Ποιες είναι οι σημαντικότερες πηγές εκπομπής οξειδίων του θείου στον

πλανήτη;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Μελέτησε προσεκτικά την παραπάνω εικόνα, που δείχνει τον βιογεωχημικό

κύκλο του θείου.

Σε ποια τμήματα αυτού του κύκλου παρεμβαίνει ο άνθρωπος και πώς;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποιες είναι οι προτάσεις σου για να επιτύχουμε τη μείωση των εκπομπών

του SO2 και SO3;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

180

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 2η

Τίτλος: Επίδραση του διοξειδίου του θείου στα υφάνσιμα υλικά και το χαρτί. Διάρκεια: 2 ώρες/μία συνεδρία Ειδικοί στόχοι:

Να αποκτήσουν οι μαθητές την ικανότητα να εκτελούν απλά πειράματα.

Να κατανοήσουν την επίδραση του διοξειδίου του θείου στα υφάνσιμα

υλικά και το χαρτί.

Να αποκτήσουν θετική στάση σχετικά με την προστασία της ατμόσφαιρας

από τη ρύπανση.

Υλικά:

1. Γυάλινο διαφανές βάζο των 3-4 L με μεγάλο στόμιο και καπάκι που κλείνει

αεροστεγώς.

2. Πλαστικό καπάκι από συσκευασία αφρού ξυρίσματος.

3. Στερεό θειώδες νάτριο (Na2SO3).

4. Πυκνό διάλυμα θειικού οξέος (H2SO4).

5. Σύριγγα των 10 ml (μιας χρήσης) χωρίς βελόνα.

6. Δύο κομμάτια από λεπτό έγχρωμο βαμβακερό ύφασμα διαστάσεων 4 x 4 cm

το καθένα.

7. Δύο κομμάτια από λεπτό έγχρωμο μάλλινο ύφασμα διαστάσεων 4 x 4 cm το

καθένα.

8. Δύο κομμάτια από έγχρωμο χαρτί εφημερίδας διαστάσεων 4 x 4 cm το

καθένα.

9. Μικρό κουταλάκι.

10. Μικρό μπουκαλάκι από ενέσιμο φάρμακο, το ύψος του οποίου πρέπει να

είναι ίσο με την ακτίνα του πλαστικού καπακιού ή ελάχιστα μεγαλύτερο.

11. Φύλλο Εργασίας 2.

Πορεία εργασίας: Ο εκπαιδευτικός μοιράζει το Φύλλο Εργασίας 2 στους μαθητές και τους κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Τοποθέτησε περιφερειακά στον πυθμένα του βάζου από ένα κομμάτι

μάλλινου και βαμβακερού υφάσματος, καθώς και ένα κομμάτι έγχρωμο

χαρτί.

2. Βάλε μέσα το καπάκι και προς το ένα άκρο του μισή κουταλιά θειώδους

ωατρίου και τοποθέτησέ το μέσα στο βάζο και στο ένα άκρο του πυθμένα.

3. Πάρε με τη σύριγγα 2 ml του πυκνού διαλύματος H2SO4 και μετάφερέ τα με

προσοχή στο μικρό φιαλίδιο, χωρίς να τρέξει οξύ στα εξωτερικά τοιχώματα.

181

4. Τοποθέτησε το φιαλίδιο με μεγάλη προσοχή μέσα στο καπάκι με το θειώδες

νάτριο, φροντίζοντας να μην πέσει και αδειάσει το περιεχόμενό του.

5. Κλείσε αεροστεγώς το καπάκι του βάζου, πλάγιασε σιγά – σιγά το βάζο, έτσι

ώστε το φιαλίδιο να πέσει μέσα στο πλαστικό καπάκι και το H2SO4 να

αντιδράσει με το Na2SO3.

6. Τοποθέτησε το βάζο σε ένα ήσυχο μέρος. Δίπλα στο βάζο βάλε το δεύτερο

κομμάτι από το μάλλινο ύφασμα, το βαμβακερό ύφασμα και το έγχρωμο

χαρτί.

7. Άνοιξε το βάζο μετά από μια εβδομάδα σε απαγωγό εστία ή σε εξωτερικό

καλά αεριζόμενο χώρο. Προσοχή: Μην εισπνεύσεις πάνω από το δοχείο.

8. Σύγκρινε τα αντίστοιχα κομμάτια του υφάσματος και του χαρτιού που ήταν

εκτός του βάζου με αυτά που ήταν μέσα στο βάζο ως προς την ένταση του

χρώματος και τη μηχανική αντοχή (ανθεκτικότητα).

Κατά τη διάρκεια του πειραματικού μέρους ο εκπαιδευτικός προτρέπει τους μαθητές να συμπληρώνουν τις ερωτήσεις που είναι δυνατόν στο Φύλλο Εργασίας 1. Συμπληρωματικές δραστηριότητες: Ο εκπαιδευτικός χωρίζει τους μαθητές σε ομάδες 4-5 ατόμων για να εργαστούν στην επέκταση των επιπτώσεων που έχουν οι ρυπαντές στα υλικά (π.χ. οικονομικές, αισθητικές, κλπ.)

182

Φύλλο Εργασίας 2

1. Τι συνέβη όταν το θειικό οξύ ήρθε σε επαφή με το στερεό θειώδες νάτριο;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Γράψε τη χημική εξίσωση που περιγράφει το χημικό φαινόμενο που

λαμβάνει χώρα.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Σε ποιο από τα προϊόντα οφείλονται οι παρατηρήσεις σου;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Με δεδομένο ότι το δοχείο είναι κλειστό πώς θα χαρακτήριζες το

περιβάλλον μέσα στο οποίο έχεις τοποθετήσει τα υλικά σώματα (υφάσματα

και χαρτί);

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

2. Ποιες είναι οι παρατηρήσεις σου σχετικά με την ένταση του χρώματος των

υλικών εντός και εκτός βάζου μετά την πάροδο μιας εβδομάδας;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Πιάσε δυα άκρα του κομματιού κάθε υλικού χρησιμοποιώντας τον δείκτη και

τον αντίχειρα και άσκησε δυνάμεις δεξιά-αριστερά προσπαθώντας να

συγκρίνεις την ανθεκτικότητα των υλικών που ήταν εντός και εκτός βάζου. Σε

τι συμπέρασμα καταλήγεις;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

183

Με δεδομένα τη μεταβολή στο χρώμα και την αντοχή, που παρουσιάζουν τα

υλικά μέσας στο βάζο, πώς θα τα χαρακτήριζες;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποια είναι κατά τη γνώμη σου η αιτία των παρατηρήσεων που καταγράφεις;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Διατύπωσε ένα συμπέρασμα σχετικά με την επίπτωση του διοξειδίου του

θείου στα υλικά που χρησιμοποίησες στη δραστηριότητα.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

184

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 3η

Τίτλος: Επίδραση του διοξειδίου του αζώτου στην ανάπτυξη των φυτών.

Διάρκεια: 2 ώρες/ μία συνεδρία

Ειδικοί στόχοι:

Να αποκτήσουν τη δεξιότητα να εκτελούν απλά πειράματα.

Να κατανοήσουν τις επιπτώσεις του διοξειδίου του αζώτου στην αναπτυξη

των φυτών.

Να αποκτήσουν θετική στάση σε σχέση με την προστασία της ατμόσφαιρας

από τη ρύπανση.

Να αποκτήσουν την ικανότητα να προβαίνουν σε αναλογίες και να

γενικεύουν τα συμπεράσματά τους, ενώ εργάζονται σε μικροκλίματα.

Υλικά:

1. Γυάλινο διαφανές βάζο των 3-4 L με μεγάλο στόμιο και καπάκι που κλείνει

αεροστεγώς.

2. Πλαστικό καπάκι από συσκευασία αναψυκτικού.

3. Μικρό κομματάκι χαλκού (Cu).

4. Πυκνό διάλυμα νιτρικού οξέος (HNO3).

5. Σύριγγα του 1 ml (μιας χρήσης) χωρίς βελόνα ή σιφώνιο του 1 ml και πουάρ.

6. Φυτό μαρούλι που έχει αναπτυχθεί σε χώμα μικρής γλάστρας (το μέγεθος

της γλάστρας να είναι τέτοιο ώστε να περνά από το στόμιο του βάζου,

χρησιμοποιούμε τη συσκευασία μίνι γιαουρτιού).

7. Ψηφιακή φωτογραφική μηχανή.

8. Φύλλο Εργασίας 3.

Πορεία εργασίας:

Ο εκπαιδευτικός μοιράζει το Φύλλο Εργασίας 3 στους μαθητές και τους κατευθύνει

ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Ύγρανε το χώμα στη γλάστρα.

2. Τοποθέτησε το φυτό του μαρουλιού μαζί με τη γλάστρα μέσα στο βάζο και

προς τη μια μεριά της βάσης του.

185

3. Βάλε μέσα στο καπάκι, από τη συσκευασία του αναψυκτικού, το μικρό

κομμάτι χαλκού.

4. Τοποθέτησε το πλαστικό καπάκι, από τη συσκευασία του αναψυκτικού,μέσα

στο βάζο και όσο το δυνατόν πλησιέστερα του κέντρου.

5. Πάρε με τη σύριγγα ή το σιφώνιο 1 ml πυκνό διάλυμα HNO3.

6. Πρόσθεσε με μεγάλη προσοχή το 1 ml του πυκνού διαλύματος ΗΝΟ3 μέσα

στο καπάκι και πάνω στο κομμάτι του χαλκού.

7. Κλείσε γρήγορα το καπάκι του βάζου.

8. Τι παρατηρείς;

9. Τοποθέτησε με προσοχή το βάζο σε φωτεινό μέρος, αλλά όχι σε άμεσο

ηλιακό φως.

10. Παρατήρησε με προσοχή το φυτό για τις επόμενες δύο ώρες και

φωτογράφισέ το στην έναρξη του χρόνου και κάθε μία ώρα, από την ίδια

πλευρά του βάζου και με τον ίδιο φωτισμό. Παρατήρησε το φυτό και

φωτογράφισέ το μετά από 24 και 48 ώρες.

11. Κατάγραψε με προσοχή τις παρατηρήσεις σου.

Προσοχή!!! Μετά τη λήξη της δραστηριότητας το βάζο να ανοιχθεί σε απαγωγό

εστία ήσε εξωτερικό και καλά αεριζόμενο χώρο.

Συμπληρωματικές δραστηριότητες:

Ο εκπαιδευτικός χωρίζει τα παιδιά σε ομάδες 4-5 ατόμων, οι οποίες καταγράφουν

τις διαφορές ή/και τις ομοιότητες που είδαν ότι έχουν στα φυτά το διοξείδιο του

θείου και το διοξείδιο του αζώτου. Στο τέλος συγκρίνουν τους τρόπους μείωσης

εκπομπών SOx και NOx και τους καταγράφουν συγκεντρωτικά.

186

Φύλλο Εργασίας 3

1. Τι συνέβη όταν πρόσθεσες πάνω στο κομμάτι του χαλκού το πυκνό νιτρικό οξύ;

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

........................................................................................................................................

Αν το χημικό φαινόμενο που έλαβε χώρα περιγράφεται από τη χημικέ εξίσωση:

Cu + 4ΗΝΟ3 → Cu (NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O

χαλκός + νιτρικό οξύ → νιτρικός χαλκός + διοξείδιο του αζώτου + νερό

ποιο κατά τη γνώμη σου είναι το προϊόν στο οποίο οφείλονται οι παρατηρήσεις

σου;

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

Με δεδομένο ότι το δοχείο είναι κλειστό πώς θα χαρακτήριζες το περιβάλλον μέσα

στο οποίο θα πρέπει να αναπτυχθεί το φυτό του μαρουλιού

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.......................................................................................................................................

2. Ποιες είναι οι παρατηρήσεις σου σχετικά με την ανάπτυξη του φυτού;

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

Τι καταγράφεις ότι συμβαίνει στην επιφάνεια των φύλλων;

187

.…………………………………………….........................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

Κάνε μια σύγκριση των επιπτώσεων που είχε στην ανάπτυξη του φυτού το

συγκεκριμένο περιβάλλον σε συνάρτηση με το χρόνο έκθεσης του φυτού.

Αξιοποίησε το φωτογραφικό υλικό που έχεις στη διάθεσή σου και τοποθέτησέ το σε

έναν άξονα χρόνων.

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.…………………………………………….........................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

Ποια είναι κατά τη γνώμη σου η αιτία των αποτελεσμάτων που καταγράφεις;

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.…………………………………………….........................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

3.Παρατήρησε το μοντέλο και τη φωτογραφία αυτή και προσπάθησε να κάνεις τις

αναλογίες και αντιστοιχίες συμπληρώνοντας τον πίνακα:

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.…………………………………………….........................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................

188

ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ

Γυάλινο βάζο

Φυτό μαρουλιού στη γλάστρα

Καπάκι αναψυκτικού

Παραγόμενο αέριο (ΝΟ2)

Ποιο είναι το άμεσο αποτέλεσμα στην ανάπτυξη των φυτών, σε ατμόσφαιρα

η οποία έχει αυξημένες συγκεντρώσεις διοξειδίου του αζώτου;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Πώς επηρεάζει η χρονική διάρκεια των αυξημένων συγκεντρώσεων την

ανάπτυξη των φυτών;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

1. Ποιες είναι οι σημαντικότερες πηγές εκπομπής οξειδίων του αζώτου στον

πλανήτη;

189

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Μελέτησε προσεκτικά την παραπάνω εικόνα, που δείχνει τον βιογεωχημικό

κύκλο του αζώτου.

Σε ποια τμήματα αυτού του κύκλου παρεμβαίνει ο άνθρωπος και πώς;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Σε ομάδες των 4-5 ατόμων συζητήστε και προτείνετε τρόπους μείωσης των

εκπομπών του ΝΟ2 και γενικότερα των ΝΟx στην ατμόσφαιρα.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

190

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 4η

Τίτλος: Διάρκεια: 2 ώρες/μία συνεδρία Ειδικοί στόχοι:

Να ασκηθούν στη συναρμολόγηση πειραματικών διατάξεων.

Να αποκτήσουν την ικανότητα να προβαίνουν σε αναλογίες και να

γενικεύουν τα συμπεράσματά τους,ενώ εργάζονται σε μικροκλίματα.

Να περιγράψουν τη δημιουργία της όξινης βροχής και να τη συσχετίσουν με

τον υδρολογικό κύκλο.

Να αποκτήσουν θετική στάση σχετικά με την προστασία των

οικοσυστημάτων από τη ρύπανση.

Υλικά: 1. Μεγάλο διάφανο βάζο των 3-4 L.

2. Ζεστό νερό.

3. Παγάκια.

4. Βαζάκι από χοντρό γυαλί που να μπορεί να τοποθετηθεί στο εσωτερικό του

μεγάλου βάζου.

5. Πυκνό διάλυμα ΗΝΟ3.

6. Μικρό κομμάτι Cu.

7. Δείκτη βάμμα του ηλιοτροπίουσε λωρίδες χαρτιού.

8. Δύο διαφανείς σακούλες συσκευασίας τροφίμων.

9. Δύο-τρία λαστιχάκια.

10. Κολλητική ταινία.

11. Σύριγγα του 1 ml (μιας χρήσης) χωρίς βελόνα ή σιφώνιο και πουάρ.

12. Η/Υ (πρόγραμμα MS Office).

13. Φύλλο Εργασίας 4.

Πορεία εργασίας: Ο εκπαιδευτικός μοιράζει το Φύλλο Εργασίας 4 στους μαθητές και τους κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Στο μέσο της επιφάνειας μιας διαφανούς σακούλας κόλλησε με τη

βοήθειατης κολλητικής ταινίας το ένα άκρο της λωρίδας του κυανού

βάμματος του ηλιοτροπίου.

2. Τσάκισε τη λωρίδα του κυανού βάμματος, έτσι ώστε να στέκεται κάθετα

στην επιφάνεια της σακούλας.

3. Πρόσθεσε στο βάζο ζεστό νερό μέχρι ύψους 1-1,5 cm.

191

4. Βάλε στο βαζάκι το μικρό κομμάτι του Cu και τοποθέτησέ το στο εσωτερικό

του βάζου.

5. Πρόσθεσε με τη βοήθεια της σύριγγας ή του σιφωνίου 1 ml πυκνό διάλυμα

ΗΝΟ3 πάνω στο κομμάτι του Cu.

6. Σκέπασε γρήγορα το στόμιο του βάζου με τη διαφανή σακούλα,

φροντίζοντας η λωρίδα του βάμματος του ηλιοτροπίου να βρεθεί στο

εσωτερικό μέρος του βάζου και στο κέντρο του στομίου του.

7. Χρησιμοποίησε δύο-τρία λαστιχάκια για να κλείσεις στεγανά το στόμιο του

βάζου με τη διαφανή σακούλα.

8. Τοποθέτησε πάνω στη διαφανή σακούλα, που καλύπτει το στόμιο του

βάζου, μια μικρή σακούλα με παγάκια.

9. Πίεσε σιγά-σιγά και με προσοχήτη μικρή σακούλα με τα παγάκια προς

τα κάτω, έτσι ώστε η πλαστική σακούλα που καλύπτει το στόμιο του βάζου

να καμπυλωθεί στο κέντρο της χωρίς όμως να καταστραφεί το στεγανί

κλείσιμο.

10. Κτάγραψε τις παρατηρήσεις σου, για χρονικό διάστημα 20 λεπτών, και

προσπάθησε να ερμηνεύσεις τα φαινόμενα.

11. Άνοιξε το βάζο σε απαγωγό εστία ή σε καλά αεριζόμενο χώρο.

12. Φέρε σε επαφή μια λωρίδα κυανού βάμματος του ηλιοτροπίου με τις

σταγόνες που βρίσκονται στα τοιχώματα του δοχείου. Τι παρατηρείς;

13. Τι περιμένεις να συμβεί αν εμβαπτίσεις μια λωρίδα κυανού βάμματος του

ηλιοτροπίου στο νερό που υπάρχει στο βάζο; Διερεύνησέ το. Ερμήνευσε τις

παρατηρήσεις σου.

Παρατηρήσεις:

Αντί για ζεστό νερό μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε νερό βρύσης και να

εκθέσουμε τη συσκευή για μερικές ώρες στον ήλιο. Για λόγους οικονομίας

χρόνου γίνεται επιλογή της πρώτης εκδοχής.

192

Φύλλο εργασίας 4

1. Ποιο είναι το καστανόχρωμο αέριο, το οποίο παράγεται κατά την αντίδραση

του χαλκού με το πυκνό ΗΝΟ3; Συμπλήρωσε το σχήμα που ακολουθεί:

Χαλκός + πυκνό νιτρικό

οξύ→.......................................................................................

Ποια είναι η πορεία που ακολούθησε το παραγόμενο αέριο;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποιες είναι οι μεταβολές που κατέγραψες στην κυανή λωρίδα του βάμματος

του ηλιοτροπίου;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Δώσε μια πιθανή ερμηνεία των παρατηρήσεων που έκανες:

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Τι πιστεύεις ότι συνέβη όταν το καστανόχρωμο αέριο ήρθε σε επαφή με

τους υδρατμούς που υπάρχουν μέσα στο βάζο;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Γράψε την αντίδραση που πιθανόν να λαμβάνει χώρα.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

193

2. Παρατήρησε προσεκτικά το μοντέλο και τη φωτογραφία που ακολουθεί και

προσπάθησε να κάνεις τις αναλογίες και αντιστοιχίσεις, συμπληρώνοντας

τον πίνακα που ακολουθεί.

ΜΟΝΤΕΛΟ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ

Νερό μέσα στο βάζο

Βαζάκι μέσα στο βάζο

Σακούλα στο άνοιγμα του βάζου

Σακούλα με παγάκια πάνω στο

σκέπασμα του βάζου

Αντίδραση Cu και HNO3 στο βαζάκι

Δημιουργία καστανόχρωμου αερίου

Δημιουργία σταγόνων στα

τοιχώματα του βάζου

Αλλαγή του χρώματος του δείκτη

μέσα στο βάζο

Με ποιον από τους γνωστούς βιογεωχημικούς κύκλους ουσιών (στοιχείων –

ενώσεων) εμπλέκεται το φαινόμενο τηςόξινης βροχής;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Δώσε σύντομη περιγραφή αυτού του κύκλου και σημείωσε τα τμήματα

εκείνα του κύκλου όπου εμπλέκεται το φαινόμενο της όξινης βροχής,

194

περιγράφοντας παράλληλα: α) το στάδιο δημιουργίας και β) τις επιπτώσεις

στο περιβάλλον.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Συζήτησε με τους συμμαθητές σου στην τάξη το παραπάνω ερώτημα. Σε τι

συμπεράσματα καταλήγετε;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Συνόψισε τα συμπεράσματά σου σε ένα κείμενο είκοσι το πολύ σειρών, το

οποίο θα συνοδεύεται από ένα διάγραμμα.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

195

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 5η

Τίτλος: Επιπτώσεις της όξινης βροχής στα φυτά. Διάρκεια: 2 ώρες/μία συνεδρία Ειδικοί στόχοι:

Να αποκτήσουν την ικανότητα να προβαίνουν σε αναλογίες και να

γενικεύουν τα συμπεράσματά τους, ενώ εργάζονται σε μικροκλίματα.

Να αποκτήσουν την ικανότητα να κρατούν ημερολόγιο, οργανωμένες

παρατηρήσεις και να χρησιμοποιούν νέες τεχνολογίες για τη μεταφορά της

πληροφορίας.

Να κατανοήσουν τις επιπτώσεις της όξινης βροχής στα φυτά.

Να κατανοήσουν ότι η ανθεκτικότητα των φυτών στην όξινη βροχή διαφέρει

ανάλογα με το φυτό.

Να αποκτήσουν θετική στάση σχετικά με την προστασία των

οικοσυστημάτων από τη ρύπανση.

Ειδικοί στόχοι: 1. Δυο μπουκάλια του 1 L με ψεκαστήρα (από συσκευασία υγρού καθαρισμού

τζαμιών).

2. Αποσταγμένο νερό (συσκευασία 4 L στο Super Market).

3. Κολλητική ταινία.

4. Μαρκαδόρο.

5. Άσπρο ξύδι.

6. Δύο ζευγάρια διαφορετικών μικρών φυτών εσωτερικού χώρου (δύο

γλάστρες του φυτού Α και δύο γλάστρες του φυτού Β). Τα φυτά να είναι όσο

πιο όμοια γίνεται ως προς την ανάπτυξή τους.

7. Ψηφιακή φωτογραφική μηχανή.

8. Η/Υ (πρόγραμμα MS Office).

9. Φύλλο εργασίας 5.

Πορεία εργασίας: Ο εκπαιδευτικός μοιράζει το Φύλλο Εργασίας 1 στους μαθητές και τους κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Γέμισε το ένα μπουκάλι με αποσταγμένο νερό.

196

2. Φτιάξε τρεις κάρτες με την επιγραφή «νερό», κόλλησε την πρώτη στο

μπουκάλι με το αποσταγμένο νερό, τη δεύτερη στη μια γλάστρα του φυτού

Α και την τρίτη στη μια γλάστρα του φυτού Β.

3. Γέμισε το δεύτερο μπουκάλι ως τη μέση με ξύδι και στη συνέχεια πρόσθεσε

κάθε φορά 100 ml αποσταγμένο νερό μέχρι να γεμίσει το μπουκάλι. Μετά

την κάθε προσθήκη αποσταγμένου νερού να κλείνεις το μπουκάλι και να το

ανακινείς μερικές φορές, έτσι ώστε να αναμιχθεί πλήρως το περιεχόμενό

του.

4. Φτιάξε τρεις κάρτες με την επιγραφή «οξύ», κόλλησε την πρώτηστο δεύτερο

μπουκάλι, τη δεύτερη στη δεύτερη γλάστρα του φυτού Α και την Τρίτη στη

δεύτερη γλάστρα του φυτού Β.

5. Ψέκασε με αποσταγμένο νερό το χώμα του φυτού Α με την κάρτα «νερό»

‘εως ότου υγρανθεί, αλλά να μη μουσκέψει και μέτρησε τον αριθμό των

ψεκασμάτων στο φυτό Α.

6. Ψέκασε με την ίδια ποσότητα νερού (ίσο αριθμό ψεκασμάτων) το χώμα του

φυτού Β με την κάρτα «νερό».

7. Ψέκασε τώρα με την ίδια ποσότητα οξέος (ίσο αριθμό ψεκασμάτων) το χώμ

ατων φυτών Α και Β με την κάρτα «οξύ».

8. Τοποθέτησε τα φυτά Α και Β κοντά σε ένα παράθυρο, έτσι ώστε να δέχονται

την ίδια ποσότητα ηλιακού φωτός.

9. Μια φορά την ημέρα ψέκαζε τα φύλλα των φυτών με την ίδια ποσότητα του

αντίστοιχου διαλύματος (νερό ή οξύ).

10. Παρατήρησε την ανάπτυξη των φυτών για δύο περίπου μήνες και

κατάγραψε τις παρατηρήσεις σου κάθε εβδομάδα. Χρησιμοποίησε τη

φωτογραφική μηχανή για να αποτυπώσεις καλύτερα τις μεταβολές και

δημιούργησε ένα αρχείο.

Παρατηρήσεις:

1. Φρόντισε να ψεκάζεις συγκεκριμένη ώρα του εικοσιτετραώρου τα φυτά,

χρησιμοποίησε ξυπνητήρι για να σου το υπενθυμίζει (κάθε μάρα στο πρώτο

διάλειμμα).

2. Ψέκασε το κάθε φυτό μακριά από το άλλο. Απόδωσε τη γενική εικόνα του

φυτού χρησιμοποιώντας έναν από τους χαρακτηρισμούς: σταθερή,

αύξουσα, πολύ αύξουσα, φθίνουσα, πολύ φθίνουσα, νέκρωση. Σταθερή

είναι η γενική εικόνα των φυτών κατά την έναρξη του πειράματος.

3. Φωτογράφιζε τα φυτά κάτω από τις ίδιες πάντα συνθήκες (π.χ.απόσταση και

γωνία φωτογράφησης, φωτισμός, είδος φακού, κλπ.), έτσι ώστε να μπορείς

εύκολα να καταγράφεις τις μεταβολές και από τη σύγκριση των

φωτογραφιών.

197

Φύλλο εργασίας 5

1. Σχεδίασε ένα διάγραμμα με δύο άξονες. Στον κάθετο άξονα, που θα

ονομάσεις Γενική Εικόνα, θα οριοθετήσεις (ξεκινώντας από το σημείο ένωση

των αξόνων) τις λέξεις νέκρωση, πολύ φθίνουσα, φθίνουσα, σταθερή,

αύξουσα, πολύ αύξουσα, φροντίζοντας να έχουν ίσες αποστάσεις μεταξύ

τους. Τον οριζόντιο άξονα θα τον ονομάσεις Αριθμός Εβδομάδων.

Από τις εβδομαδιαίες παρατηρήσεις που έχεις καταγράψει, άντλησε

στοιχεία έτσι ώστε να απεικονίσεις τη γενική εικόνα των φυτών σε

συνάρτηση με το χρόνο στο διάγραμμα:

Απεικόνισε στο ίδιο σύστημα αξόνων τη γενική πορεία και των τεσσάρων

φυτών, χρησιμοποιώντας διαφορετικό χρώμα για τον σχεδιασμό της

αντίστοιχης καμπύλης, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα:

ΣΥΣΤΗΜΑ ΧΡΩΜΑ ΚΑΜΠΥΛΗΣ

Φυτό Α + νερό Μπλε

Φυτό Α + οξύ Κόκκινο

Φυτό Β + νερό Πράσινο

Φυτό Β + οξύ Μαύρο

2. Μελέτησε κάθε καμπύλη του διαγράμματος και δώσε απαντήσεις στα

παρακάτω ερωτήματα:

Ποιος ήταν ο καθοριστικός παράγοντας για τη νέκρωση ενός φυτού;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ο παράγοντας αυτός έδωσε τα ίδια αποτελέσματα την ίδια χρονική στιγμή

σε κάθε φυτό ή όχι;

198

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποιο φυτό αποδείχτηκε ανθεκτικότερο σε αυτόν τον παράγοντα;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

3. Ο ψεκασμός στα φύλλα των φυτών, χρησιμοποιώντας αποσταγμένο νερό, με

ποιο φυσικό φαινόμενο αντιστοιχεί;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Τον ψεκασμό στα φύλλα των φυτών με όξινο διάλυμα με ποιο φαινόμενο θα

την αντιστοιχούσες;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Συζήτησε με τους συμμαθητές σου ποια οξέα σχηματίζονται στην

ατμόσφαιρα, με ποιο τρόπο και με ποιους γνωστούς βιογεωχημικούς

κύκλους σχετίζονται:

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Με ποιο τρόπο φτάνουν αυτά τα οξέα στην επιφάνεια της γης;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

4. Συνόψισε σε ένα κείμενο τα αποτελέσματα της υγρής απόθεσης των οξέων

στην υγεία των φυτών, έτσι όπως προκύπτουν από τη δραστηριότητα.

Χρησιμοποίησε ως τεκμήρια μέρος του φωτογραφικού υλικού που έχεις στη

διάθεσή σου.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

199

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 6η

Τίτλος: Διάβρωση των μαρμάρων από την όξινη βροχή. Διάρκεια: 4 ώρες/ δύο συνεδρίες Ειδικοί στόχοι:

Να κατανοήσουν τις επιπτώσεις της όξινης βροχής στα οικοδομικά υλικά και

κυρίως στα μάρμαρα.

Να κατανοήσουν κάποιους από τους παράγοντες που επιδρούν στην

ταχύτητα διάβρωσης των μαρμάρων.

Να αποκτήσουν την ικανότητα να προβαίνουν σε αναλογίες και να

γενικεύουν τα συμπεράσματά τους, ενώ εργάζονται σε μικροκλίματα.

Να ευαισθητοποιηθούν σχετικά με τη σωστή διαχείριση του νερού.

Να γίνει υπενθύμιση των επιπτώσεων της όξινης βροχής στα φυτά.

Να αποκτήσουν θετική στάση σχετικά με την προστασία μνημείων της

πολιτιστικής μας κληρονομιάς από την όξινη βροχή.

Υλικά:

1. Αναλυτικό ζυγό.

2. Ηλεκτρικό φούρνο.

3. Ξηραντήρα.

4. Δύο ίδια κομμάτια μάρμαρο διαστάσεων (2 x 5 x 1) cm το καθένα.

5. Διάλυμα H2SO4 0,05 M (2,8 mL πυκνού διαλύματος H2SO4 96% w/w και ρ =

1,84 g/ml αραιώνονται σε 1 L).

6. Δύο ποτήρια ζέσης του 1 L ή δύο πλαστικά μπουκάλια του 1,5 L με κομμένα

τα κωνικά τμήματά τους.

7. Δύο ογκομετρικές φιάλες τουενός λίτρου.

8. Ογκομετρική φιάλη των 10 ml.

9. Σιώνιο του 1 ml.

10. Χρονόμετρο.

11. Πλαστικό κουβά μεταφοράς νερού.

12. Ανθρακικό αμμώνιο ή σόδα.

13. Πεχάμετρο.

14. Φύλλα Εργασίας 6 Μέρος Α και Μέρος Β.

Πορεία εργασίας: Μέρος Α Ο εκπαιδευτικός μοιράζει το Φύλλο Εργασίας 6 Μέρος Α στους μαθητές και τους

200

κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες: 1. Με τη βοήθεια του σιφωνίου του 1 ml μέτρησε αντίστοιχο όγκο από το

διάλυμα του H2SO4 0,05 M και μετάφερέ το σε ογκομετρική φιάλη του 1 L.

Πρόσθεσε στη συνέχεια αποσταγμένο νερό και κάνε καλή ανάμιξη.

2. Μετάφερε σε ποτήρι ζέσης του 1 L το περιεχόμενο της ογκομετρικής φιάλης

και τοποθέτησε το κομμάτι του μάρμαρου.

3. Τι παρατηρείς στην επιφάνεια του μαρμάρου; Κατάγραψε τις παρατηρήσεις

σου καιμέτρησε το pH του διαλύματος.

Μέρος Β Παρατηρήσεις:

Οι μαθητές να εργαστούν σε δύο ομάδες. Η πρώτη ομάδα να εργαστεί με το

διάλυμα Α, ενώ η δεύτερη με το διάλυμα Β.

Επειδή η άσκηση είναι χρονοβόρα η διεξαγωγή του δεύτερου μέρους μπορεί

να γίνει σε τόσα στάδια όσες είναι οι μετρήσεις που θα ληφθούν (5), αρκεί

να γίνει με προσοχή η φύλαξη του μαρμάρου.

Αν δεν υπάρχει δυνατότητα διαθέσιμου χρόνου, μπορεί να εκτελεστεί μόνο

το πρώτο μέρος της δραστηριότητας και να γίνει παρουσίαση - συζήτηση

πάνω στο δεύτερο μέρος.

1. Με τη βοήθεια της ογκομετρικής φιάλης των 10 ml μέτρησε αντίστοιχο όγκο

από το διάλυμα του H2SO4 0,05 M και μετάφερέ το στην ογκομετρική φιάλη

του 1 L. Πρόσθεσε στη συνέχεια αποσταγμένο νερό μέχρι τη χαραγή, κάνε

καλή ανάμιξη και μέτρησε το pH του διαλύματος Α που παρασκεύασες.

2. Με τη βοήθεια του σιφωνιού του 1 ml μέτρησε αντίστοιχο όγκο από το

διάλυμα του H2SO4 0,05 M και μετάφερέ το στην ογκομετρική φιάλη του 1 L.

Πρόσθεσε στη συνέχεια αποσταγμένο νερό μέχρι τη χαραγή, κάνε καλή

ανάμιξη και μέτρησε το pH του διαλύματος Β που παρασκεύασες.

3. Θέρμανε το κομμάτι του μαρμάρου στον ηλεκτρικό φούρνο σε θερμοκρασία

100 οC περίπου, για 15 λεπτά. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας λαβίδα,

τοποθέτησέτο σε υαλό ωρολογίου και άφησέ το στον ξηραντήρα για να

αποκτήσει θερμοκρασία περιβάλλοντος.

4. Ζύγισε με ακρίβεια και σημείωσε το βάρος του μαρμάρου.

5. Τοποθέτησε το κομμάτι του μαρμάρου σε ένα ποτήρι ζέσης του 1 L και

μετάφερε το περιεχόμενο της ογκομετρικής φιάλης με το διάλυμα Α, αν

ανήκεις στην πρώτη ομάδα, ενώ αν ανήκεις στη δεύτερη ομάδα μετάφερε το

περιεχόμενο της ογκομετρικής φιάλης με το διάλυμα Β. Σημείωσε το χρόνο

εμβάπτισης του μαρμάρου στο διάλυμα και άφησέ το να παραμείνει για

χρονικό διάστημα 60 λεπτών.

201

6. Μετά το συγκεριμένο χρόνο ξέπλυνε με άφθονο νερό τομάρμαρο κρατώντας

το με λαβίδα. Συγκέντρωνε τα διαλύματα που χρησιμοποιείς από τη

δραστηριότητα σε έναν πλαστικό κουβά και σε καμία περίπτωση μην τα

αδειάσεις στην αποχέτευση. Μέτρησε το pH του διαλύματος στο τέλος της

δραστηριότητας.

7. Επανάλαβε τα βήματα 3 και 4 της πορείας της εργασίας.

8. Επανάλαβε τα βήματα 5 και 6 της εργασίας, αφήνοντας το μάρμαρο στο

διάλυμα εμβάπτισης για χρονικό διάστημα 120, 180, 240 και 300 λεπτών,

παρασκευάζοντας κάθε φορά νέο διάλυμα εμβάπτισης.

9. Ποιες είναι οι παρατηρήσεις σου σχετικά με την υφή του μαρμάρου; Υπάρχει

συσχέτιση του χρόνου εμβάπτισης του μαρμάρου και της μεταβολής του

βάρους του;

10. Πρόσθεσε στον κουβά με τα διαλύματα σιγά – σιγά ανθρακικό αμμώνιο ή

σόδα (μέχρι να σταματήσει ο σχηματισμός των φυσαλίδων).

11. Τώρα μέτρησε το pH στο νερό του κουβά. Τι τιμή έχει; Μπορείς τώρα να

χρησιμοποιήσεις το νερό για πότισμα φυτών. Γιατί;

Φύλλο εργασίας 6 Μέρος Α

1. Τι παρατηρείς στην επιφάνεια του μαρμάρου κατά τη διάρκεια της

παραμονής του μέσα στο διάλυμα εμβάπτισης;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποια είναι η τιμή του pH στο διάλυμα εμβάπτισης;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Περίγραψε το χημικό φαινόμενο, το οποίο λαμβάνει χώρα, γράψε τη χημική

εξίσωση και αιτιολόγησε τις παρατηρήσεις που έκανες.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

2. Κάνε τις αναλογίες και αντιστοιχίσεις του μοντέλου και του περιβάλλοντος

του Παρθενώνα μια βροχερή μέρα και συμπλήρωσε τον παρακάτω πίνακα.

202

ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΠΑΡΘΕΝΩΝΑ

Μάρμαρο

Νερό στο μπουκάλι

H2SO4

Διάλυμα εμβάπτισης Α και Β

Πώς χαρακτηρίζεται τοφαινόμενο της υγρής εναπόθεσης οξέων απότην

ατμόσφαιρα στη γη;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποιος είναιο μηχανισμός δημιουργίας του H2SO4 στην ατμόσφαιρα; Με

ποιον από τους γνωστούς βιογεωχημικούς κύκλους σχετίζεται;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποια άλλα οξέα συμμετέχουν στοφαινόμενο της υγρής εναπόθεσης στη γη;

Με ποιον από τους γνωστούς βιογεωχημικούς κύκλους σχετίζονται και με

ποιο τρόπο;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Συζήτησε με τους συμμαθητές σου τις επιπτώσεις που έχει το παραπάνω

φαινόμενο στα μνημεία της πολιτιστικής μας κληρονομιάς. Αναζήτησε

πληροφορίες για τις φθορές που υπέστησαν οι Καρυάτιδες στην Ακρόπολη

της Αθήνας και τα μέτρα τα οποία ελήφθησαν.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Μπορούν να εφαρμοστούν τα μέτρα αυτά καισε άλλες περιπτώσεις (π.χ. για

τον Παρθενώνα) ή υπάρχει ανάγκη να υπάρξει μια άλλη πολιτική στη λήψη

μέτρων; Τι προτάσεις έχεις να κάνεις;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

203

Φύλλο εργασίας 6 Μέρος Β

1. Συμπλήρωσε τον παρακάτω πίνακα με βάση τις σημειώσεις που

κράτησες κατά τη διάρκεια της δαστηριότητας:

Διάλυμα εμβάπτισης με pH = ………………

A/A

μετρήσεων

Χρόνος

εμβάπτισης

του

μαρμάρου

Χρόνος

εξαγωγής

του

μαρμάρου

Πραγματικός

χρόνος

εμβάπτισης

Βάρος

ξηραμένου

μρμάρου

πριν την

εμβάπτιση

Βάρος

ξηραμένου

μαρμάρου

μετά την

εμβάπτιση

Απώλεια

βάρους

μαρμάρου

1

2

3

4

5

2. Φτιάξε τη γραφική παράσταση της απώλειας βάρους του μαρμάρου σε

συνάρτηση με το χρόνο παραμονής στα διαλύματα Α και Β, στο ίδιο

σύστημα αξόνων.

Ποια είναι τα συμπεράσματά σου από τη μελέτη των γραφικών

παραστάσεων;

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

Η απώλεια βάρους του μαρμάρου από ποιους παράγοντες φαίνεται ότι

επηρεάζεται στη δραστηριότητά μας; Εξήγησε με τη βοήθεια της

γραφικής παράστασης.

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

204

3. Έχοντας ως δεδομένα τα συμπεράσματα στα οποία οδηγήθηκες στην

προηγούμενη δέσμη ερωτήσεων (2) της δραστηριότητας, περίγραψε την

επίδραση δύο τουλάχιστον παραγόντων που σχετίζονται με τη διάβρωση

που παρατηρούμε στην παρακάτω φωτογραφία.

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

4. Ποια είναι η τιμή pH του διαλύματος μέσα στον κουβά;

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

Τι παρατηρείς ότι συμβαίνει όταν προσθέτεις στον κουβά ανθρακικό

αμμώνιο ή σόδα;

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

Περίγραψε το χημικό φαινόμενο, το οποίο λαμβάνει χώρα και γράψε τη

χημική του εξίσωση.

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

Τι συμβαίνει όταν σταματήσει ο σχηματισμός των φυσαλίδων; Ποια είναι

η τιμή του pH του διαλύματος σε αυτή την περίπτωση;

205

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

Γιατί το διάλυμα στον κουβά δεν ήταν αρχικά κατάλληλο για πότισμα

καιμετά την προσθήκη του ανθρακικού αμμωνίου ή της σόδας

είναικατάλληλο; Εξήγησε.

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

206

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 7η

Τίτλος: Διασυνοριακή ρύπανση. Διάρκεια: 2 ώρες/μία συνεδρία Ειδικοί στόχοι:

Να κατανοήσουν ότι η ρύπανση δε γνωρίζει τοπικά, εθνικά ή διεθνή σύνορα,

αλλά είναι παγκόσμιο πρόβλημα.

Να κατανοήσουν τους μηχανισμούς μεταφοράς των ρύπων στην

ατμόσφαιρα καιπώς αυτοί επιδρούν στη διασπορά τους.

Να ασκηθούν στη χρήση του χάρτη.

Να ασκηθούν στη χρήση της κλίμακας του χάρτη για υπολογισμούς.

Υλικά:

1. Φωτοτυπία ενός χάρτη της Ευρώπης σε μάγεθος Α3.

2. Έγχρωμοι μαρκαδόροι.

3. Φωτοτυπία του χρονικού εξάπλωσης των ραδιενεργών ρύπων από το

Chernobyl.

4. Φύλλο Εργασίας 7.

Πορεία εργασίας: Ο εκπαιδευτικός μοιράζει στους μαθητές τη φωτοτυπία του χρονικού εξάπλωσης των ραδιενεργών ρύπων από το Chernobyl και το Φύλλο Εργασίας 7 και τους κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Διάβασε με προσοχή το χρονικό εξάπλωσης των ραδιενεργών ρύπων από

τοσημείο του ατυχήματος.

2. Για κάθε ημέρα εντόπισε στο χάρτη τις πόλεις που ανιχνεύτηκαν ραδιενεργοί

ατμοσφαιρικοί ρύποι και σημείωσε σε κάθε μια τον αύξοντα αριθμό της

ημέρας. Έτσι, η Στοκχόλμη, το Ελσίνκι και το Όσλο θα έχουν αριθμό 3.

3. Ένωσε τις πόλεις που έχουν τον ίδιο αριθμό, χρησιμοποιώντας κάθε φορά

μαρκαδόρο διαφορετικού χρώματος.

4. Παρατήρησε με προσοχή τις καμπύλες που δημιούργησες. Ποια είναι τα

συμπεράσματά σου σχετικά με την πορεία των ραδιενεργών ρυπαντών στην

ατμόσφαιρα;

207

Φύλλο Εργασίας 7

1. Την 26η Απριλίου του 1986 στην 1:24 π.μ. μετά από δύο εκρήξεις ο

αντιδραστήρας 4 στο Chernobyl καταστράφηκε και αρκετοί τόνοι διοξειδίου

του ουρανίου και προϊόντα σχάσης, όπως καίσιο-137 και ιώδιο 131, μαζί με

αρκετούς τόνους καιγόμενου γραφίτη, δημιούργησαν ένα πυκνό ραδιενεργό

νέφος. Ποια ήταν η κατεύθυνση προς την οποία κινήθηκε το νέφος κατά την

3η και 4η ημέρα, έτσι όπως προκύπτει από τις αντίστοιχες καμπύλες;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Υπολόγισε τη μέση ταχύτητα με την οποία κινήθηκε το ραδιενεργό νέφος για

να φτάσει α) στο Γκντασκ και β) στο Όσλο.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποια ήταν η πορεία που ακολούθησε το ραδιενεργό νέφος κατά την 5η και 6η

ημέρα;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποιες περιοχές της Ευρωπαϊκής ηπείρου επλήγησαν κατά κύριο λόγο;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Καθώς η πυρηνική αντίδραση συνεχιζόταν, η έκλυση του ραδιενεργού

νέφους εξακολουθούσε. Ποιες ήταν οι κατευθύνσεις προς τις οποίες

κινήθηκε το ραδιενεργό νέφος κατά την 7η και 8η ημέρα;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Με ποιους τρόπους έγινε η μεταφορά του ραδιενεργού νέφους;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

208

.............................................................................................................................

.................................

Πού αποδίδεις τη μεταβολή των κατευθύνσεων μεταφοράς του ραδιενεργού

νέφους; Αιτιολόγησε την απάντησή σου.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

2. Ποιος εκτιμάς ότι είναι ο λόγος του μεγάλου βάθους ανάμιξης των

ραδιενεργών ατμοσφαιρικών ρύπων του Chernobyl; (κάνε έρευνα στο

διαδίκτυο, ενημερώσου από την ιστοσελίδα του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» και

επικοινώνησε με τους ερευνητές του Εργαστηρίου Ραδιενέργειας

Περιβάλλοντος (ΕΡΠ) που λειτουργεί εκεί, ώστε να σε βοηθήσουν να

απαντήσεις στις ερωτήσεις αυτές).

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποιο ήταν το αποτέλεσμα αυτού του μεγάλου βάθους ανάμιξης;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Τι θα είχε συμβεί αν το βάθος ανάμιξης ήταν πιο μικρό; Η απόθεση των

ραδιενεργών ρύπων θα γινόταν σε παγκόσμια κλίμακα ή σε τοπικό επίπεδο;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

Ποια θα ήταν τα αποτελέσματα σε αυτή την περίπτωση;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.................................

3. Συζήτησε με τους συμμαθητές σου ποια μπορεί να ήταν τα αποτελέσματα

αυτής της διασυνοριακής ρύπανσης σε περιβαλλοντικό, οικονομικό και

διπλωματικό επίπεδο. Αναζήτησε στο διαδίκτυο πληροφορίες που

επιβεβαιώνουν τις σκέψεις σας.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

209

.............................................................................................................................

.................................

Το χρονικό της εξάπλωσης των ραδιενεργών ρύπων από το Chernobyl.

1η ημέρα: 26 Απριλίου

Έκρηξη στο Chernobyl.

2η ημέρα: 27 Απριλίου

Άνεμοι σπρώχνουν τη ραδιενέργεια στο Γκντασκ της Πολωνίας.

3η ημέρα: 28 Απριλίου

Το ραδιενεργό σύννεφο πλησιάζει τη Στοκχόλμη.

Το ραδιενεργό σύννεφο πλησιάζει το Ελσίνκι.

Το ραδιενεργό σύννεφο πλησιάζει το Όσλο.

4η ημέρα: 29 Απριλίου

Η ραδιενέργεια εξακολουθεί να κινείται βόρεια, διά μέσου της

Σκανδιναβίας, και

φτάνει στο Τροντχέιμ της Νορβηγίας.

Η ραδιενέργεια ανιχνεύτηκε στην Κοπεγχάγη.

Οι άνεμοι φέρνουν τη ραδιενέργεια στην Πράγα.

5η ημέρα: 30 Απριλίου

Σύννεφα κινούνται προς το Μόναχο.

Μεγάλες ποσότητες ραδιενεργών σωματιδίων έπεσαν στη γη, όταν έβρεξε

στη

Βιέννη.

Το ραδιενεργό νέφος έφτασε στη Γενεύη.

6η ημέρα: 1 Μαΐου

Το νέφος ταξιδεύει προς τη Ρώμη και τη Βουδαπέστη.

Οι άνεμοι μεταφέρουν το ραδιενεργό νέφος στο Ζάγκρεμπ της πρώην

Γιουγκοσλαβίας.

Ραδιενέργεια ανιχνεύτηκε στο Παρίσι.

Ραδιενεργό νέφος φτάνει στο Τρόμσο της Νορβηγίας.

7η ημέρα: 2 Μαΐου

Μικρές ποσότητες ραδιενέργειας μετρήθηκαν κοντά στο Ρέικιαβικ.

Η ραδιενέργεια έφτασε στο Βουκουρέστι.

Άνεμοι μεταφέρουν ραδιενεργά σωματίδια στις Βρυξέλλες.

210

Ραδιενεργό νέφος ταξιδεύει πάνω από το Λονδίνο.

Ραδιενεργά νέφη ανιχνεύτηκαν στη Σόφια.

8η ημέρα: 3 Μαΐου

Το ραδιενεργό νέφος φτάνει στη Γλασκόβη.

Άνεμοι μεταφέρουν το ραδιενεργό νέφος στην Αθήνα.

Ραδιενεργά σωματίδια ανιχνεύτηκαν στην Άγκυρα.

9η ημέρα: 4 Μαΐου

Η ραδιενέργεια ανιχνεύεται στη Βηρυτό.

10η ημέρα: 5 Μαΐου

Η ραδιενέργεια ανιχνεύεται στη Δαμασκό.

11η ημέρα: 6 Μαΐου

Τα ραδιενεργά σωματίδια φτάνουν στο Κουβέιτ.

Το ραδιενεργό νέφος κινείται πάνω από το Ξιάν της Κίνας.

12η ημέρα: 7 Μαΐου

Τα ραδιενεργά σωματίδια φτάνουν στο Τόκιο.

18η ημέρα: 13 Μαΐου

Μικρή ποσότητα ραδιενέργειας ανιχνεύτηκε στην Ουάσιγκτον.

211

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 8η

Τίτλος: Το νομικό κείμενο της Σύμβασης της Γενεύης. Διάρκεια: 2 ώρες/ μία συνεδρία Ειδικοί στόχοι:

Να γνωρίσουν το νομικό κείμενο της Σύμβασης, σχετικά με τη διασυνοριακή

ρύπανση της ατμόσφαιρας.

Να γνωρίσουν το στόχο της Σύμβασης και τους τομείς έρευνας των

συμβαλλομένων μερών.

Να κατανοήσουν ότι ένα από τα μέσα αντιμετώπισης των περιβαλλοντικών

προβλημάτων είναι και το Δίκαιο.

Να γνωρίσουν ότι οι Διεθνείς Συμβάσεις είναι κανόνες Δικαίου, δεσμευτικοί

για τα συμβαλλόμενα μέρη και αποτελούν νόμους του κράτους.

Υλικά:

1. Φωτοτυπία του Ν. 1374/1983 (ΦΕΚ 91/Α).

2. Σημειωματάριο.

3. Μολύβι.

4. Η/Υ (πρόγραμμα MS Office).

5. Φύλλο Εργασίας 8.

Πορεία εργασίας: Ο εκπαιδευτικός μοιράζει στους μαθητές τη φωτοτυπία του Ν. 1374/1983 (ΦΕΚ 91/Α) και το Φύλλο Εργασίας 8 και τους κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Διάβασε με προσοχή το Ν. 1374/1983 (ΦΕΚ 91/Α) και κράτησε σε

σημειώσεις τα σημαντικότερα σημεία κατά την εκτίμησή σου.

2. Πού αναφέρεται το περιεχόμενο του παραπάνω νόμου; (συζήτηση)

3. Στο άρθρο 1 της Σύμβασης της Γενεύης μελέτησε τους ορισμούς της

«ατμοσφαιρικής ρύπανσης» και της «διασυνοριακής μεταφοράς

ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε μεγάλες αποστάσεις».

4. Ποιος είναι ο στόχος της Σύμβασης για τη διασυνοριακή ρύπανση, έτσι όπως

προκύπτει από το άρθρο 2 των βασικών αρχών της;

5. Μελέτησε το άρθρο 7 και προσδιόρισε τους τομείς της έρευνας που

συνεργάζονται τα συμβαλλόμενα μέρη.

212

6. Ποιος είναι ο ρόλος του «Προγράμματος συνεργασίας για τη συνεχή

παρακολούθηση της διασυνοριακής μεταφοράς ατμοσφαιρικών ρύπων σε

μεγάλες αποστάσεις στην Ευρώπη», γνωστό ως ΕΜΕΡ;

7. Ποιος είναι ο ατμοσφαιρικός ρύπος για τον οποίο δόθηκε προτεραιότητα;

Φύλλο εργασίας 8

1. Αναζήτησε στη βιβλιογραφία και το διαδίκτυο τον ορισμό των παρακάτω

εννοιών, το ρόλο και την μεταξύ τους σχέση, δημιουργώντας ένα

διάγραμμα:

α) Σύνταγμα, Νόμος, Διοικητικές Πράξεις (Προεδρικά διατάγματα,

Υπουργικές αποφάσεις, Νομαρχιακές αποφάσεις)

β) Διεθνείς Συμβάσεις, Πρωτόκολλα

γ) Κοινοτικό Δίκαιο, Κανονισμός, Οδηγία

Μελέτησε το άρθρο 24 του Συντάγματος. Ποια είναι η σχέση που

διαμορφώνεται μεταξύ Κράτους – πολίτη και φυσικού και πολιτιστικού

περιβάλλοντος; Τα μέτρα για την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών

προβλημάτων στο πλαίσιο ποιας αρχής λαμβάνονται;

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

2. Τι ονομάζουμε Δίκαιο Περιβάλλοντος και ποια είναι τα χαρακτηριστικά

του; Πώς αυτά καταγράφονται στο Ν. 1374/1983 (ΦΕΚ 91/Α);

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.................................

Γράψε ένα κείμενο, μιας το πολύ σελίδας, για την εφημερίδα του

σχολείουσου ή τον τοπικό τύπο, σχετικά με τη δέσμευση της χώρας μας,

το περιεχόμενο και τους στόχους της Σύμβασης της Γενεύης.

213

Γ' Μέρος ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ

Το κεφάλαιο αυτό με τίτλο «Εξοικονόμηση ενέργειας», περιλαμβάνει ένα κεφάλαιο με δραστηριότητες που αφορούν την εξοικονόμηση ενέργειας στην καθημερινότητά μας από μεταφορές, θέρμανση και χρήση ηλεκτρικών συσκευών. Οι δραστηριότητες που θα αναπτυχθούν είναι:

1. Ανάλυση οικονομικού και περιβαλλοντικού οφέλους από λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης.

2. Οικονομική και περιβαλλοντική επιβάρυνση από συσκευές σε κατάσταση αναμονής.

3. Το κυνήγι των διαρροών της θερμότητας.

1η ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ : Ανάλυση οικονομικού και περιβαλλοντικού οφέλους από λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης.

Διάρκεια: 2 ώρες/μάθημα Στόχοι: Να ασκηθούν στη χρήση ενός λογιστικού προγράμματος στον Η/Υ. Να αντιληφθούν το οικονομικό και περιβαλλοντικό όφελος από τη χρήση λαμπτήρων χαμηλής κατανάλωσης. Να ευαισθητοποιηθούν σχετικά με την αντικατάσταση των κοινών λαμπτήρων απο αλλους χαμηλής κατανάλωσης. Να κατανοήσουν την έννοια του συνολικού κόστους για μια συσκευή. Να αναλάβουν ενημερωτική δράση σχετικά με την αντικατάσταση των απλών λαμπτήρων απο άλλους χαμηλής κατανάλωσης. Σκεύη / Υλικά:

Η/Υ (πρόγραμμα MS Office).

Ένα λογαριασμό της ΔΕΗ.

Τη συσκευασία ενός λαμπτήρα χαμηλής κατανάλωσης 20 W. Πορεία εργασίας :

1. Αναζήτησε στις πληροφορίες της συσκευασίας του λαμπτήρα χαμηλής κατανάλωσης των 20 Watt τη διάρκεια ζωής και την ισχύ του αντίστοιχου κοινού λαμπτήρα.

2. Γράψε τη μαθηματική εξίσωση που δίνει, την ενεργειακή κατανάλωση ενός λαμπτήρα σε συνάρτηση με την ηλεκτρική ισχύ και το χρόνο λειτουργίας του.

214

3. Στο πρόγραμμα Excel φτιάξε στο ίδιο σύστημα αξόνων ένα διάγραμμα της κατανάλωσης ενέργειας σε συνάρτηση με το χρόνο λειτουργίας για ένα κοινό και ένα οικονομικό λαμπτήρα. Ως μέγιστο χρόνο λειτουργίας θεώρησε το χρόνο λειτουργίας του οικονομικού λαμπτήρα.

4. Από το λογαριασμό της ΔΕΗ προσδιόρισε το κόστος μιας κιλοβατώρας (1 KWh ) συμπεριλαμβανομένων των φόρων. Γράψε τη μαθηματική εξίσωση που δίνει το κόστος της ενέργειας που καταναλώνεται σε ένα λαμπτήρα.

5. Στο πρόγραμμα Excel φτιάξε στο ίδιο σύστημα αξόνων ένα διάγραμμα του κόστους της κατανάλωσης ενέργειας σε συνάρτηση με το χρόνο για ένα κοινό και έναν οικονομικό λαμπτήρα.

6. Θεώρησε ως δεδομένο ότι ο χρόνος ζωής ενός κοινού λαμπτήρα είναι 1.000 h. Γράψε μια μαθηματική εξίσωση που δίνει το συνολικό κόστος και περιλαμβάνει τόσο το κόστος αγοράς όσο και το κόστος κατανάλωσης για χρόνο λειτουργίας 10.000 h.

7. Στο πρόγραμμα Excel φτιάξε στο ίδιο σύστημα αξόνων ένα διάγραμμα του συνολικού κόστους σε συνάρτηση με το χρόνο για έναν κοινό και έναν

οικονομικό λαμπτήρα.

Φύλλο εργασίας Από το διάγραμμα κατανάλωσης ενέργειας σε συνάρτηση με το χρόνο λειτουργίας σε ποιο συμπέρασμα καταλήγεις σχετικά με το ρυθμό κατανάλωσης της ενέργειας σε έναν κοινό και σε έναν οικονομικό λαμπτήρα; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Με δεδομένο ότι για κάθε παραγόμενη KWh ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα (από πετρέλαιο και λιγνίτη) εκλύεται 1 kg διοξειδίου του άνθρακα, υπολόγισε ποιο είναι το περιβαλλοντικό όφελος στη διάρκεια ζωής ενός λαμπτήρα χαμηλής κατανάλωσης. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Αν κατά μέσο όρο αντικατασταθούν 1.000.000 κοινοί λαμπτήρες από αντίστοιχους χαμηλής κατανάλωσης στον οικιακό, δημόσιο και επαγγελματικό τομέα ποιο είναι το περιβαλλοντικό όφελος κατά τη διάρκεια της ζωής τους; …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Από το διάγραμμα του συνολικού κόστους σε συνάρτηση με το χρόνο σε ποιο συμπέρασμα καταλήγεις σχετικά με το ρυθμό οικονομικής επιβάρυνσης από έναν κοινό και ένα χαμηλής κατανάλωσης λαμπτήρα; ……………………………………………………………………………………………………………………………………

215

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Υπολόγισε πόσο είναι το οικονομικό όφελος για τον καταναλωτή από τη χρήση ενός λαμπτήρα χαμηλής κατανάλωσης των 20 W στο τέλος της ζωής του λαμπτήρα. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 2. Στο πρόγραμμα Excel φτιάξε στο ίδιο σύστημα αξόνων ένα διάγραμμα του συνολικού κόστους σε συνάρτηση με το χρόνο για έναν κοινό και έναν οικονομικό λαμπτήρα. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Αν κατά μέσο όρο αντικατασταθούν 1.000.000 κοινοί λαμπτήρες από αντίστοιχους χαμηλής κατανάλωσης στον οικιακό, δημόσιο και επαγγελματικό τομέα υπολόγισε το όφελος για την οικονομία της χώρας. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Ενημέρωσε την οικογένειά σου σχετικά με τα αποτελέσματα αυτής της δραστηριότητας. Ζήτησε από τους γονείς σου να αντικαταστήσουν τους κοινούς λαμπτήρες που υπάρχουν στο σπίτι σας με άλλους χαμηλής κατανάλωσης, τονίζοντας πάντοτε το οικονομικό και το περιβαλλοντικό όφελος που θα προκύψει. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

216

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 2η : Οικονομική και περιβαλλοντική επιβάρυνση από συσκευές σε κατάσταση αναμονής,

Διάρκεια: 2 ώρες Στόχοι: 1) Να γνωρίσουν ότι οι ηλεκτρικές συσκευές σε κατάσταση αναμονής

καταναλώνουν ενέργεια. 2) Να υπολογίσουν την ενεργειακή σπατάλη, μόνο από τις ηλεκτρικές συσκευές

σε κατάσταση αναμονής στο σπίτι τους. 3) Να προβληματιστούν σχετικά με τις οικονομικές και περιβαλλοντικές

συνέπειες αυτής της ενεργειακής σπατάλης. 4) Να αναλάβουν ενημερωτική δράση με στόχο τον περιορισμό των ηλεκτρικών

συσκευών σε κατάσταση αναμονής. Σκεύη / Υλικά: Μπλοκ σημειώσεων. Φωτοτυπία του πίνακα της ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας από ηλεκτρικές συσκευές σε κατάσταση αναμονής. Πίνακας 19: Ετήσια κατανάλωση ενέργειας από ηλεκτρικές συσκευές σε κατάσταση αναμονής.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ ΣΕ

ΑΝΑΜΟΝΗ (stand by)

ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ

Κατανάλωση (KWh)

Κόστος ρεύματος Εκπομπές

(€) του άνθρακα (Kg)

Τηλεόραση 64 4,5 64

Βίντεο 87 6,1 87

Αποκωδικοποιητής 96 6,7 96

DVD 131 9,2 131

Στερεοφωνικό 63 4,4 63

CD player 27 1,9 27

Ασύρματο τηλέφωνο 23 1,6 23

Φορτιστής κινητού 13 0,9 13

Υπολογιστής 60 4,2 60

Εκτυπωτής 35 2,5 35

Modem 38 2,7 38

Σαρωτής (scanner) 48 3,4 48

Φωτοτυπικό 88 6,2 88

Φούρνος μικροκυμάτων 31 2,2 31

217

Πορεία εργασίας : 1 Βγάλε από την πρίζα το ψυγείο και τον καταψύκτη, βεβαιώσου ότι δεν είναι σε

λειτουργία καμία ηλεκτρική συσκευή (π.χ. κουζίνα, πλυντήριο, φούρνος μικροκυμάτων) και σβήσε όλα τα φώτα του σπιτιού.

2 Τι πληροφορία σου δίνει ο μετρητής ηλεκτρικής κατανάλωσης της ΔΕΗ; 3 Κάνε έλεγχο μήπως ξέχασες κάποια συσκευή σε λειτουργία, αν όχι, τότε κλείσε

τον γενικό διακόπτη της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας και δες τι πληροφορία σου δίνει τώρα ο μετρητής ηλεκτρικής κατανάλωσης της ΔΕΗ.

4 Τοποθέτησε στην πρίζα το ψυγείο και τον καταψύκτη και άνοιξε το γενικό διακόπτη της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας.

5 Δώσε μια ερμηνεία των παρατηρήσεών σου σχετικά με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από συσκευές που δεν είναι σε λειτουργία αλλά είναι συνδεδεμένες με το δίκτυο.

6 Σκέψου ποιες ηλεκτρικές συσκευές βρίσκονται σε κατάσταση αναμονής στο σπίτι σου και δημιούργησε μια λίστα από αυτές. Ο πίνακας ετήσιας κατανάλωσης ενέργειας από συσκευές που βρίσκονται σε κατάσταση αναμονής σε βοηθά να δώσεις τώρα μια ερμηνεία των παρατηρήσεών σου;

7 Με τη βοήθεια του πίνακα υπολόγισε την ετήσια σπατάλη σε ενέργεια και την αντίστοιχη οικονομική και περιβαλλοντική επιβάρυνση που σχετίζεται με το σπίτι σου.

Φύλλο εργασίας Αν θεωρήσουμε ότι στη χώρα μας υπάρχουν 3.000.000 νοικοκυριά, σε καθένα από τα οποία υπάρχει μια τουλάχιστον τηλεόραση σε κατάσταση αναμονής, υπολόγισε την σπατάλη ενέργειας μόνο από αυτή τη συσκευή καθώς και το ποσοστό της συνολικά καταναλισκόμενης ενέργειας που αντιπροσωπεύει σε επίπεδο Κράτους (ετήσια κατανάλωση ενέργειας : 40 δις KWh περίπου). Ποιο είναι το οικονομικό και το περιβαλλοντικό κόστος; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Πρότεινε μια εναλλακτική λύση η οποία θα περιορίζει την σπατάλη ενέργειας, θα ενισχύει την οικονομία της χώρας και παράλληλα θα μας εξασφαλίζει την πολυτέλεια της χρήσης του τηλεχειριστηρίου για τις ηλεκτρικές συσκευές. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

218

Συζήτησε με τους συμμαθητές σου και διαμόρφωσε εναλλακτικές προτάσεις για τη χρήση των ηλεκτρικών συσκευών που υπάρχουν στον πίνακα έτσι ώστε να περιοριστεί η οικονομική και περιβαλλοντική επιβάρυνση. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Ενημέρωσε την οικογένειά σου για τα αποτελέσματα αυτής της δραστηριότητας και ζήτησε από όλα τα μέλη αν όχι να καταργήσουν την «κατάσταση αναμονής» από τις συσκευές, να υιοθετήσουν τις εναλλακτικές προτάσεις που διαμόρφωσες με τους συμμαθητές σου με στόχο τον περιορισμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την παραγωγή ενέργειας και την ενίσχυση της εθνικής οικονομίας. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

219

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 3η

Τίτλος: Το κυνήγι των διαρροών της θερμότητας.

Διάρκεια: 2 ώρες/μία συνεδρία Ειδικοί στόχοι:

Να κατανοήσουν ότι ένα σημαντικό κομμάτι της διαρροής θερμότητας

μπορεί να αντιμετωπιστεί ακόμη και μετά την ολοκλήρωση του

κατασκευαστικού μέρους ενός σπιτιού.

Να γνωρίσουν απλούς και έγκυρους τρόπους διάγνωσης των σημείων

διαρροής της θερμότητας.

Να ασκηθούν στη σύγκριση των αποτελεσμάτων διαφορετικών μεθόδων

προσέγγισης της επίλυσης ενός προβλήματος.

Να ασκηθούν στη χρήση της κάτοψης ενός κτιρίου.

Να αναλάβουν δράση σχετικά με την ενίσχυση της θερμομόνωσης του

σπιτιού τους.

Υλικά: 1. Κάτοψη του σπιτιού σου (δε χρειάζεται να είναι σε κλίμακα).

2. Μπλοκ σημειώσεων.

3. Κερί.

4. Αναπτήρα.

5. Φωτογραφική μηχανή με φιλμ υπερύθρου.

6. Φύλλο εργασίας 9.

Πορεία εργασίας: Ο εκπαιδευτικός μοιράζει στους μαθητές το Φύλλο Εργασίας 9 και τους κατευθύνει ώστε να πραγματοποιήσουν τις ακόλουθες πράξεις/διαδικασίες:

1. Στη διάρκεια μιας ψυχρής ημέρας, όπου το σύστημα θέρμανσης του σπιτιού

σου είναι σε λειτουργία, μπορείς να αναζητήσεις τα σημεία διαρροής της

θερμότητας στις πόρτες και τα παράθυρα.

2. Άναψε ένα κερί και πλησίασε με προσοχή τη φλόγα του σιγά-σιγά γύρω από

τα παράθυρα και τις πόρτες που έρχονται σε επαφή με τις κάσες και το

δάπεδο.

220

3. Χρησιμοποίησε την κάτοψη του σπιτιού και το μπλοκ των σημειώσεων και

κατάγραψε με ακρίβεια τα σημεία ή τις περιοχές εκείνες που παρατηρείς ότι

η όρθια φλόγα του κεριού μεταβάλλεται. Σημείωνε σε κάθε περίπτωση τη

φορά της μεταβολής.

4. Φωτογράφισε με φιλμ υπερύθρου εξωτερικά τις πόρτες και τα παράθυρα

του σπιτιού με ανοιχτά βέβαια τα παραθυρόφυλλα. Για κάθε πόρτα και

παράθυρο σημείωσε στην κάτοψη τον αύξοντα αριθμό της «στάσης» της

φωτογραφίας για να κάνεις στη συνέχεια την αντιστοίχιση.

5. Μετά την εμφάνιση του φιλμ εντόπισε σε ποιες πόρτες και παράθυρα

υπάρχουν διαρροές και σε πόση έκταση.

6. Κάνε μια σύγκριση των αποτελεσμάτων των δύο μεθόδων και αξιολόγησε

αυτές ως προς την ταχύτητά τους και την αξιοπιστία τους.

Φύλλο εργασίας 3 :

1. Ποια μεταβολή παρατηρείς στην όρθια φλόγα του κεριού, όταν η κορυφή

της έχει πλησιάσει σε σημείο διαρροής;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Δώσε μια απλή ερμηνεία της παρατήρησής σου.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Στη φωτογραφία υπερύθρου τι χρώμα έχουν τα σημεία διαρροής και τι

χρώμα έχουν τα ψυχρά τμήματα του σπιτιού;

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Δώσε μια απλή ερμηνεία των παρατηρήσεών σου.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Πού εκτιμάς ότι οφείλονται τυχόν αποκλίσεις των αποτελεσμάτων των δύο

μεθόδων;

221

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

Πώς αξιολογείς τις δύο μεθόδους ως προς την ταχύτητα και την αξιοπιστία

τους;

2. .............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

3. Ενημέρωσε τους γονείς σου για τα αποτελέσματα της έρευνάς σου και

ζήτησέ τους να αναλάβετε δράση για τη μείωση των διαρροών θερμότητας,

τονίζοντας ότι δε θα υπάρχει μόνο οικονομικό, αλλά και περιβαλλοντικό

όφελος.

Ανάπτυξε με συντομία και σαφήνεια τις επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα από

την παραγωγή ενέργειας.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

4. Κάνε με τους γονείς σου μια επίσκεψη στο Super Market και αναζήτησε τα

κατάλληλα προϊόντα για τον περιορισμότων διαρροών θερμότητας.

Έχοντας ως οδηγό τα αποτελέσματα της έρευνας διαρροών σφράγισε τα

σημεία διαρροής με τα κατάλληλα υλικά και εκτέλεσε πάλι τη

δραστηριότητα. Κάνε μια σύγκριση των νέων αποτελεσμάτων με τα αρχικά

και συζήτησέ τα με τους γονείς σου.

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

222

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ (ΤΕΛΙΚΗ)

1. Ποιο είναι το pH της κανονικής βροχής; α) 7,0 β) 8,2 γ) 5,6

δ) 4,1

2. Πόσες φορές πιο όξινη είναι μια βροχή που έχει pH=3 σε σχέση με μια που έχει pH=5;

α) 2 β) 20

γ) 100 δ) 200

3. Να γράψετε τα οξείδια δύο χημικών στοιχείων τα οποία είναι υπεύθυνα για

την όξινη βροχή. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

4. Να αναφέρετε τις αιτίες της εμφάνισης των οξειδίων αυτών στον αέρα της ατμόσφαιρας. ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

5. Ποια από τα παρακάτω οξέα ευθύνονται για την όξινη βροχή;

α) Ανθρακικό και υδροχλωρικό β) Νιτρικό και ανθρακικό γ) Υδροχλωρικό και θειικό δ) Θειικό και νιτρικό

6. Να αιτιολογήσετε γιατί η όξινη βροχή έχει επιπτώσεις σε κάθε μία από τις περιπτώσεις παρακάτω: α) Μαρμάρινα αγάλματα και μνημεία. ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ β) Υγεία του ανθρώπου.

223

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

............................................................................................................................. γ) Λίμνες και υδρόβιοι οργανισμοί. ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ δ) Δάση και έδαφος. ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

7. Ποιος από τους παρακάτω παράγοντες δεν επηρεάζει άμεσα τους στόχους της πολιτικής των προγραμμάτων ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης; α. επεισόδια ατμοσφαιρικής ρύπανσης β. αλλαγές στην κοινωνία και την οικονομία γ. καινοτομίες επιστήμης δ. διασπορά ατμοσφαιρικών ρύπων ε. περιβαλλοντικός ακτιβισμός. ..........................................................................................................................................................................................................................................................

8. Να αναφέρεται τους κυριότερους ρυπαντές και τις πηγές τους. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

9. Ποιοι τοπογραφικοί και ποιοι κλιματικοί παράγοντες αυξάνουν ή συντελούν στη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης της περιοχής σας; ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

10. Πρέπει να απαγορευτούν οι ψηλές καπνοδόχοι; Εξηγείστε. ...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

11. Σχηματίστε ένα χάρτη εννοιών με τις κυριότερες ιδέες του κεφαλαίου και χρησιμοποιήστε τους τίτλους, υπότιτλους και τους πιο σημαντικούς όρους με τα έντονα γράμματα.

224

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

.............................................................................................................................

............................................................................................................................ 12. Αντιστοιχίστε το ανθρώπινο σύστημα ή όργανο που επηρεάζεται άμεσα από

τους ρύπους που αναφέρονται παρακάτω και συμπληρώστε τα κενά. Επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία από την ατμοσφαιρική ρύπανση ______ 1. Αναπνευστικό Σύστημα Α. Αιωρούμενα σωματίδια (PM) ______ 2. Μειωμένη πνευμονική ελαστικότητας. Β. Μόλυβδος (Pb) ______ 3. Του κατώτερου αναπνευστικού συστήματος Γ. Διοξείδιο του Θείου (SO2) ______ 4. Κυκλοφορικό σύστημα Δ. Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO) ______ 5. Χαμηλότερη αντίσταση στις λοιμώξεις Ε. Διοξείδιο του Αζώτου (NO2) ______ 6. Όργανα και ιστοί. Στ. Το όζον

225

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΥ ΜΕΡΟΥΣ

1. Αγγελακοπούλου Τ. (2008). Προσρόφηση ρύπων σε εκθέματα μουσείων και

καταλυτικές ιδιότητες λεπτών υμενίων με αντίστροφη αεριοχρωματογραφία. Διδακτορική Διατριβή, Ε.Μ.Π.

2. Αμμανατίδης Θ. (2004). Κριτική θεώρηση των μελετών περιβαλλοντικών επιπτώσεων ως εργαλείο περιβαλλοντικής πολιτικής στην Ελλάδα. (Διατριβή Ειδίκευσης ,ΠΜΣ “Περιβαλλοντική Πολιτική και Διαχείριση”, Τμήμα Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αιγαίου ). Μυτιλήνη: Πανεπιστήμιο Αιγαίου

3. Αριανούτσου – Φαραγγιτάκη Μαργαρίτα, Οικονόμου – Αμίλλη Αθηνά, Σοβαντζή – Κουμπλή Λεμονιά, Ρουσσομουστακάκη Μαρία (2003). Γενική Οικολογία. ΕΚΠΑ, Τμήμα Βιολογίας, Τομέας Οικολογίας – Ταξινομικής. Αθήνα.

4. Βαλκανάς, Γεώργιος Νικ. (1992). «Ρύπανση περιβάλλοντος: επιστήμη και τεχνική αντιμετώπισης.», Αθήνα: Παπαζήσης,

5. ΒΑΜΒΑΡΑΠΗΣ, Π.Σ., (2007).Διπλωματικη εργασία, “Ανασκόπηση τεχνολογιών υβριδικών οχημάτων με ηλεκτροκινητήρα και εμβολοφόρο Μ.Ε.Κ.” Αθήνα: Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Τομέας Θερμότητας

6. Γεντεκάκης, Ι. (1999). Ατμοσφαιρική Ρύπανση, Επιπτώσεις, Έλεγχος και Εναλλακτικές Τεχνολογίες. Αθήνα: Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ

7. Γεωργιάδης , Δ., (2007). Η ατμοσφαιρική ρύπανση και οι επιπτώσεις στο αναπνευστικό σύστημα. , Θεσσαλονίκη: (Αδημοσίευτη πτυχιακή εργασία , Σχολή Επαγγελμάτων Υγείας & Πρόνοιας, Τμήμα Φυσικοθεραπείας , Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Θεσσαλονίκης).

8. Γεωργόπουλος Α, Τσαλίκη Ε, (1993). ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ. Αθήνα: Εκδόσεις, Gutenberg.

9. Δαμιανάκη Α. (1994). Ατμοσφαιρική ρύπανση και εισαγωγές επειγόντων περιστατικών με παρόξυνση χρόνιας αποφρακτικής πνευμονοπάθειας στα νοσοκομεία της Αθήνας. Διδακτορική διατριβή, ΕΚΠΑ. Αθήνα.

10. Δικαιάκος Ν. Δ. (2005). Προβλήματα ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος οφειλόμενα στην παραγωγή ενέργειας και προοπτικές επίλυσής τους. Παραγωγή εκπαιδευτικού υλικού για το περιβάλλον και την αειφόρο ανάπτυξη, Αθήνα: ΕΚΠΑ (Αδημοσίευτη Μεταπτυχιακή Εργασία , Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Χημείας, ΠΜΣ Χημεία και Τεχνολογία Περιβάλλοντος).

11. Επιτροπή Συντηρήσεως Μνημείων Ακρόπολης (1994). Συντήρηση της Επιφάνειας των Μνημείων της Ακρόπολης. Αθήνα.

12. Ζάνης Π., (2008). Σημειώσεις για την ρύπανση και χημεία της ατμόσφαιρας. Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Τμήμα Γεωλογία, Τομέας Μετεωρολογίας – Κλιματολογίας. Θεσσαλονίκη.

13. Ζάννης , Θεόδωρος Κ.,( 2006). Διδακτορική διατριβή: “Θερμοδυναμική Ανάλυση και Πειραματική διερεύνηση της Επίδρασης των Υγρών Καυσίμων σε Κινητήρες DIESEL”.

226

14. Καλιφατίδου Ε. (1990). Μηχανισμός θείωσης μαρμάρου σε χαμηλές θερμοκρασίες και χαμηλές συγκεντρώσεις σε διοξείδιο του θείου και προστασία από τη θείωση και την όξινη βροχή. Διδακτορική διατριβή, ΕΜΠ.

15. Καπούλας Α. Γ. (2006). Δοκίμια στη Χημεία της καθημερινής ζωής υπό το πρίσμα της Πράσινης Χημείας, Θεσσαλονίκη: ΑΠΘ (Αδημοσίευτη Μεταπτυχιακή Εργασία, Τμήμα Χημείας, Διαπανεπιστημιακό Διατμηματικό ΠΜΣ Διδακτική της Χημείας και Νέες Εκπαιδευτικές Τεχνολογίες).

16. Καραθανάσης, Στ. (2007 ). Ατμοσφαιρική ρύπανση, φωτοχημικά μοντέλα, ποιότητα του αέρα. Αθήνα: Εκδόσεις Τζιόλα.

17. Καραπιπέρης, Λεωνίδας Ν. (1967). Περιγραφική μετεωρολογία. Αθήνα: χ.ό., 1967.

18. Κάσσιος Κ. και Πέππα Μ., (1994), Διερεύνηση Δυναμικών Φαινομένων Παραγωγής Αστικού Χώρου. Ένα Ελληνικό Μοντέλο Αστικής Ανάπτυξης και οι Επιπτώσεις του στο Περιβάλλον, στο: Μεθοδολογία και έρευνα στις Μελέτες Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων, Πρακτικά διήμερου συνεδρίου, Ελληνικό Κέντρο Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων, Δελφοί,

19. Λαζαρίδης Μ. (2005). Ατμοσφαιρική ρύπανση με στοιχεία μετεωρολογίας. Αθήνα, Εκδόσεις Τζιόλα.

20. Λεβή Ν.,(2004). «Μετρήσεις ολικών αιωρούμενων σωματιδίων και χαρακτηρισμός αυτών για αρωματικούς υδρογονάνθρακες σε δυο ημιαστικές περιοχές.» Διπλωματική εργασία, Τομέας Φυσική εφαρμογών, κατεύθυνση Φυσικής Περιβάλλοντος Μετεωρολογία, ΕΚΠΑ Αθήνα.

21. Μελάς Δ. (2007). Φυσική ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος. (Τμήμα φυσικής εργαστήριο φυσικής ατμόσφαιρας), Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Θεσσαλονίκη, 2007

22. Μήλας Ε., Παγώνης Κ. (1983). Όξινη βροχή, Αθήνα: Πανεπιστήμιο Αθηνών (Αδημοσίευτη Μεταπτυχιακή Εργασία, ΠΜΣ Μετεωρολογίας).

23. Μπεργελές Γ. (2006). Πηγές, διασπορά και έλεγχος ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Αθήνα, Πανεπιστημικές Εκδόσεις Ε.Μ.Π.

24. Μπεριάτος Η., (1999), Περιβαλλοντικός Σχεδιασμός και Πολιτική, Σημειώσεις Μαθήματος Χωροταξία ΙΙΙ, Τμήμα Μηχανικών Χωροταξίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος.

25. Μπίρμπας Γ. (1999). Καταλύτες μείωσης εκπεμπομένων οξειδίων του αζώτου. Διδακτορική Διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών.

26. Μπουρναζάκης, Κ., (2011) Πτυχιακή εργασία, “Κατασκευή Συστήματος Τροφοδοσίας Εργαστηριακού Κινητήρα DAEWOO LANOS 1.4” Τμήμα Μηχανολογίας, Σχολή ΣΤΕΦ, Ηράκλειο Κρήτης

27. Νικολοπούλου Α. (2009). Φωτοκαταλυτική διάσπαση αέριων ρύπων ΝΟx με τη χρήση τροποποιημένων αργιλικών ορυκτών. (Αδημοσίευτη διατριβή ειδίκευσης, Πανεπιστήμιο Πατρών, ΠΜΣ «Γεωεπιστήμες και Περιβάλλον»).

28. Παπαναστασίου Δ. (2007). Ατμοσφαιρική ρύπανση – μετεωρολογία σε αστικό περιβάλλον υπό συνθήκες υψηλού υπόβαθρου. Διδακτορική διατριβή, ΑΠΘ.

29. Πελεκάση Α. (1988). Η όξινη βροχή και ο συσχετισμός της με μετεωρολογικές παραμέτρους, Αθήνα: Πανεπιστήμιο Αθηνών (Αδημοσίευτη Διπλωματική Εργασία, Εργαστήριο Μετεωρολογίας).

227

30. Ρακόπουλος, Κων., Χουντάλας, Θ., (1998). “Καύση - Ρύπανση Εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ”. Αθήνα :Εκδόσεις Φούντα.

31. Σαμαράς, Κ. (2010). Τεχνολογίες αντιρρύπανσης της ατμόσφαιρας.( Τεχνολογία αντιρρύπανσης, Χημική Ανάλυση-Περιβάλλον, Τμήματος Χημείας). Θεσαλονίκη

32. Σαραγά, Δ. ( 2005) “ Πειραματική μελέτη της επίδρασης του καπνίσματος στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα κατοικιών”, Διπλωματική εργασία ΜΔΕ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ.

33. Σαχινίδης, Σ., Kεμετζή, Α., Φώσκολος, Α., Ζεμπεκάκης, Π. (2009).’’Ο ρόλος των αιωρούμενων σωματιδίων της ατμόσφαιρας και του όζοντος στη διαμόρφωση του κλίματος. Οι επιπτώσεις τους στην υγεία του ανθρώπου.’’ Πρακτικά 8ου Περιβαλλοντικού Συνεδρίου της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών, Ηράκλειο Κρήτης.

34. Σιαφάκα Α. (2008). Προσδιοριστικοί παράγοντες της κατανάλωσης πετρελαίου θέρμανσης. (Αδημοσίευτη Πτυχιακή Εργασία, Τμήμα Οικιακής Οικονομίας και Οικολογίας, Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο, Αθήνα).

35. Σίσκος, Π.,(2011). Το φαινόμενο του θερμοκηπίου και η λέπτυνση της στιβάδας του όζοντος. Αθήνα: Έκδοση της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών.

36. Σκορδούλης Κ., Σωτηράκου Μ. (2005). Περιβάλλον. Επιστήμη & Εκπαίδευση. Αθήνα, Εκδόσεις Leader Books.

37. Σκούλλος, Μιχαήλ Ι.,Σίσκος, Παναγιώτης Α. (2010) Χημεία περιβάλλοντος, Αθήνα : Συμμετρία,

38. Σολωμός Στ., (2011). Διδακτορική διατριβή «Ανάπτυξη αλγορίθμων για την εκτίμηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ σωματιδιακών ρύπων και νεφικών σχηματισμών». Αθήνα.

39. Σύρρος Κ. (1998). Ατμοσφαιρική ρύπανση και βρογχικό άσθμα στο λεκανοπέδιο της Αττικής. ΕΚΠΑ, Αθήνα.

40. Φλογαϊτη, Ε. (2006). Εκπαίδευση για το Περιβάλλον και την Αειφορία. 2η Έκδοση, Αθήνα : Εκδόσεις Ελληνικά Γράμματα

41. Χατζάκη, Μ., (2002). Mέτρηση btx με σύστημα οπτικής διαφορικής απορρόφησης (doas) στο κέντρο της Αθήνας. Αθήνα: Πανεπιστήμιο Αθηνών

42. C.David, Cooper, F.C. Alley, ,(2004). Έλεγχος Αέριας Ρύπανσης. Σχεδιασμός Αντιρρυπαντικής Τεχνολογίας. Αθήνα: Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ. Τρίτη έκδοση.

43. Miller Tyler G., Jr. (1999). Βιώνοντας στο Περιβάλλον Ι. Αρχές Περιβαλλοντικών Επιστημών. Αθήνα, Εκδόσεις ΙΩΝ.

44. Miller Tyler G., Jr. (1999). Βιώνοντας στο Περιβάλλον ΙΙ. Προβλήματα περιβαλλοντικών συστημάτων. Αθήνα, Εκδόσεις ΙΩΝ.

45. Smith R. A., όπως αναφέρεται στην Πελεκάση A. (1988). Η όξινη βροχή και ο συσχετισμός της με μετεωρολογικές παραμέτρους, Αθήνα: Πανεπιστήμιο Αθηνών (Αδημοσίευτη Διπλωματική Εργασία, Εργαστήριο Μετεωρολογίας).

ΞΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ, ΑΝΑΦΟΡΕΣ

1. Dr. William Franek, PhD, PE, Mr. Lou DeRose, J.D. (2003). Principles and

Practices of Air Pollution Control.Student Manual. Third Ed., United States Air Pollution Training Institute (APTI) ,ICES Ltd.,EPA

228

2. Boubel, R. W., Fox, D. L., Turner, D. B. and Stern, A. C. (1994) Fundamentals of Air Pollution,. Academic Press, New York.

3. KAGESON, Per, (2000). “The drive for less fuel . Will the motor industry be able to honour its commitment to the european union?» European federation for Transport and Environment. Tand E Report 00/1.

4. Peixoto, J.P. and Kettani M. Ali (1993): Τhe control of the water cycle”, Scientific American.

WEB

1. http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%92%CF%81%CE%BF%CF%87%CE%AE

2. http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%8C%CE%BE%CE%B9%CE%BD%CE%B7_%CE%

B2%CF%81%CE%BF%CF%87%CE%AE

3. http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9A%CF%8D%CE%BA%CE%BB%CE%BF%CF%8

2_%CF%84%CE%BF%CF%85_%CE%BD%CE%B5%CF%81%CE%BF%CF%8D

4. http://users.auth.gr/~zanis/upload/AIR_POLLUTION_ZANHS_SHMEIOSEIS.pdf

5. http://lap.physics.auth.gr/atmdiasp/chapter7.pdf

6. http://lap.physics.auth.gr/atmdiasp/chapter1_b.pdf

7. http://www.chem.uoa.gr/courses/organiki_1/oikotoxikologia/oiktx_K03.pdf

8. http://www.chemeng.ntua.gr/courses/dpm/pdf-files/14-vardaka-

OKSINH_BROXH-2005-6.pdf

9. http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/1133/1/Nimertis_Apost

olopoulou%28b%29.pdf

10. http://kee.ideke.edu.gr/epms/files/material_163.pdf

11. http://europa.eu/legislation_summaries/environment/air_pollution/l28162_el

.htm

12. http://www.kpe.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=33&Itemid

=79

13. http://www.chemeng.ntua.gr/courses/dpm/pdf-files/14-vardaka-

OKSINH_BROXH-2005-6.pdf

14. http://maps.grida.no/library/files/acid_rain_in_europe.png

15. http://www.acidrain.org/pages/publications/an2007.asp

16. http://www.env-edu.gr/Chapters.aspx?id=73

17. http://www.enviroliteracy.org/article.php/2.html

18. http://www.geo.auth.gr/courses/ggg/ggg887e/PDF/XYTA_1.pdf

19. http://users.auth.gr/darakas/4Kykloi.pdf

20. http://www.physics4u.gr/articles/2005/atmochange.html

21. http://www.meteoclub.gr/themata/egkyklopedia/3121-thermokrasiaki-

anastrofi-erevna

22. http://www.doyk.gr/vivliothiki/pdf/ygeia/ygeia_perivallon/aerioi_rypantes.p

df

229

23. http://www.icutopics.gr/docs/10oCongress/BProinoSavvato/Ioannidou.ppt

24. http://www.mlsi.gov.cy/mlsi/dli/.../Air%20Pollutants%20Information.doc

25. http://www.lib.teicrete.gr/webnotes/steg/OikologiaTheoria/pdfs/Enotita_3.p

df

26. http://el.wikipedia.org/wiki/

27. http://kpe-kastor.kas.sch.gr/limnology/limnology/oxygen.htm

28. http://www.health.state.mn.us/divs/eh/indoorair/co2/carbondioxide.pdf

29. http://dspace.lib.ntua.gr/bitstream/123456789/530/1/vamvarapisp_vehicles.

pdf

30. http://keram1441.wordpress.com/2009/06/27/%CF%81%CF%85%CF%80%CE%B1%CE%BD%CF%83%CE%B7/

31. http://www.aviamet.gr/cms.jsp?moduleId=007&extLang=

32. http:// www.metal.ntua.gr/uploads/3452/369/lesson_2.ppt

33. http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon. (Wiki Τελευταία τροποποίηση 17:38,

20 Φεβρουαρίου 2012.)

34. http://www.ypeka.gr/

35. http://www.minenv.gr/1/12/122/12204/g1220400.html

36. http://www.ecocrete.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=186

4&Itemid=82

37. http://en.wikipedia.org/wiki/Ozone_layer

38. http://www.env-edu.gr/Chapters.aspx?id=67

Βιβλιογραφία Πρακτικού μέρους

1. Γεωργόπουλος Α., Τσαλίκη Ε. (1993). Περιβαλλοντική εκπαίδευση: αρχές-φιλοσοφία-μεθοδολογία-παιχνίδι και ασκήσεις. Αθήνα, Εκδόσεις Gutenberg.

2. Καλαϊτζίδης Δ., Ουζούνης Κ. (1999). Περιβαλλοντική εκπαίδευση: θεωρία και πράξη. Ξάνθη, Εκδόσεις Σπανίδης.

3. Κουσούλας Γ. (2000). Μικρός Περίπλους στην Ιστορία της Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης. Φυσικός κόσμος Ι (Σεπτέμβριος – Νοέμβριος).

4. Λιαράκου Γ., Φλογαΐτη Ε. (2007). Από την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση στην Εκπαίδευση για την Αειφόρο Ανάπτυξη: Προβληματισμοί, Τάσεις και Προτάσεις. Αθήνα, Νήσος.

5. Ράπτης Ν. (2000). Περιβαλλοντική Εκπαίδευση και Αγωγή. Το θεωρητικό πλαίσιο των επιλογών. Αθήνα, τυπωθήτω.

6. Σοφούλης Κ.Μ., Καραμπάτσα Α. (1992). Το θεωρητικό-νοηματικό υπόβαθρο

της πολιτικής για την Περιβαλλοντική Εκπαίδευση και Αγωγή. Αθήνα,

τυπωθήτω.

7. ΦΕΚ 366/13-4-1999

230

8. Φλογαΐτη Ε. (2006). Εκπαίδευση για το Περιβάλλον και την Αειφορία. Αθήνα, Ελληνικά Γράμματα.

9. Φλογαΐτη Ε. (1998). Περιβαλλοντική Εκπαίδευση. Αθήνα, Ελληνικά Γράμματα.

10. Φύκαρης Ι. (1998). Περιβαλλοντική εκπαίδευση στην εκπαίδευση εκπαιδευτικών στην Ελλάδα: θεωρητική και εμπειρική προσέγγιση. Αθήνα.

Web - Πρακτικού μέρους

1. http://library.tee.gr/digital/m2045/m2045_sakoveli.pdf

2. http://www.ekke.gr

3. http://www.kpe.gr/

4. http://repository.edulll.gr/edulll/bitstream/10795/1423/12/1423.pdf

5. http://devacaf.caes.uga.edu/main/lessonPlan/acidRainPlantGrowth.pdf

6. http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/AEF/1995/jones_rain.php

7. http://www.enveti.org/file.php/1/Modules/AcidRain_CARDET/Greek/Les

son_Plan1_Acid_RainEL.pdf

8. http://kee.ideke.edu.gr/epms/files/material_163.pdf

9. http://chemerica2.files.wordpress.com/2009/11/cf8ccebeceb9cebdceb7-

ceb2cf81cebfcf87ceae.pdf

10. http://dipe.ker.sch.gr/kainotomes/?q=node/33

11. http://www.kee.gr/perivallontiki/tests.html#

12. http://www.kee.gr/perivallontiki/pps.html#

13. http://www.youtube.com/watch?v=hdXtZFoYA_4

14. http://www.youtube.com/watch?v=MqHw1hMEkAQ

15. http://www.env-edu.gr/documents/files/ekpyliko/activitiesbodo/36.pdf

16. http://www.env-edu.gr/documents/files/ekpyliko/activitiesbodo/33.pdf

17. http://www.env-edu.gr/ViewUnit.aspx?id=39

http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/document/file.php/DSGL-

C106/%CE%94%CE%B9%CE%B4%CE%B1%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BA%CF

%8C%20%CE%A0%CE%B1%CE%BA%CE%AD%CF%84%CE%BF/%CE%95%CF%81%

CE%B3%CE%B1%CF%83%CF%84%CE%B7%CF%81%CE%B9%CE%B1%CE%BA%CF

%8C%CF%82%20%CE%9F%CE%B4%CE%B7%CE%B3%CF%8C%CF%82/7.pdf